Festkoerper
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WS 2012/13, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Mathias Getzlaff<br />
Vorlesung: <strong>Festkoerper</strong>physik, inoffizielle Mitschrift<br />
by: Christian Krause, Matr. 1956616 6 HALBLEITER<br />
• Elektronen im p-Gebiet: nP<br />
• Löcher im n-Gebiet: Pn<br />
Typische Ausdehnung der Raumladungszone: 10nm ... 1 µm<br />
p-n-Übergang mit angelegter Spannung U<br />
U zeitunabhängig<br />
Sehr geringe Ladungsträgerdichte in der Verarmungszone → angelegte Spannung fällt über diese<br />
Zone ab, d.h.<br />
• Bandschema ändert sich nur in der Raumladungszone<br />
• außerhalb horizontaler Verlauf<br />
Damit: Φ(+∞) − Φ(−∞) = VD − U<br />
Spannung U verändert Breite der Verarmungszone<br />
<br />
dnP = dnP (U = 0) · 1 − U<br />
1<br />
2<br />
VD<br />
• U > 0: Verkleinerung der Raumladungszone (Durchflussrichtung)<br />
• U < 0: Verbreiterung der Raumladungszone (Sperrrichtung)<br />
I-U-Kennlinie<br />
Bei (U = 0) Kompensation von Diffusions- und Driftstrom ⇒ I = 0<br />
Jetzt U = 0<br />
Elektronenstrom:<br />
• U > 0: Driftstrom der Minoritätsladungsträger, d.h. e − von p − → n-Bereich<br />
Durch thermische Aktivierung ständige Erzeugung von e − im p-Bereich<br />
→ Generationsstrom I gen<br />
n<br />
Bei genügend dünner Raumladungszone:<br />
Jedes Elektron, das im p-Gebiet erzeugt wird, erreicht durch E-Feld den n-Bereich<br />
≈ unabhängig von U<br />
⇒ I gen<br />
n<br />
d.h. I gen<br />
n (U) = U gen<br />
n (0)<br />
• U < 0: Diffusionsstrom der Majoritätsladungsträger, d.h. e − von n → p-Bereich →<br />
Rekombinationsstrom I rek<br />
n , da dort Rekombination mit Löchern<br />
Bewegung gegen Potentialschwelle der Diffusionsspannung<br />
Vorzeichen von U erniedrigt oder erhöht diese Schwelle<br />
Anteil der Elektronen, die Schwelle überwinden: Boltzmann-Faktor<br />
→ I rek<br />
n (U) ∝ exp<br />
<br />
−e(VD − U)<br />
kBT<br />
Seite 57
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