Aufbau eines Teststandes zur Integration von Silizium ...

10 Kapitel 2. Silizium-Streifendetektoren
−
− −
− − − + + + + +
− − −
− − + + + + +
+
− − −
− − + + +
p-dotiert
Verarmungszone{
+
n-dotiert
+
Abbildung 2.3: Wird eine Halbleiterdiode in Sperrrichtung betrieben, vergrößert sich
die ladungsträgerarme Zone. Quelle [4]
ρ(x)
V(x)
e · N D
−x +Q
p
x n x
−x p
x
−Q
−e · N A
V 0
x n
Abbildung 2.4: Die idealisierte Ladungsverteilung an einem p-n-Übergang und der
Potentialverlauf in der Verarmungszone. Quelle: [4]
die Spannung erzeugte und das am p-n-Übergang durch den Rekombinationsprozess
vorhandene elektrische Feld. Wird der Pluspol der Spannungsquelle an die
n-Schicht und der Minuspol an die p-Schicht angeschlossen, so haben die beiden
Felder die gleiche Richtung und die ladungsträgerarme Zone wird vergrößert.
Die im n-dotierten Gebiet vorhandenen freien Elektronen werden vom angelegten
Pluspol und die im p-Bereich vorhandenen Löcher vom Minuspol angezogen. Die
Diode wird in Sperrrichtung betrieben und wirkt wie ein Isolator. In Abb. 2.3 ist
die Verarmungszone einer in Sperrrichtung geschalteten Diode zu sehen.
2.1.4 Die ladungsträgerarme Zone einer Halbleiterdiode
Um die Ausdehnung der ladungsträgerarmen Zone einer Diode zu bestimmen,
nimmt man der Einfachheit halber eine idealisierte Ladungsdichte der Form
ρ =
{
e · N D für 0 < x < x n
−e · N A für − x p < x < 0
(2.1)
an. x n und x p sind dabei die Ausdehnungen der Verarmungszone auf der n- bzw.
p-dotierten Seite der Diode. N A und N D bezeichnen die Dichten der eingebrachten
Akzeptor- bzw. Donatoratome, sind also ein Maß für die Stärke der Dotierung
des Materials. e ist die Elementarladung. In Abb. 2.4 ist der Verlauf dieser La-