Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen

Kapitel 3: Physik der Halbleiter 27
die schon erwähnte Dicke von etwa 1/1000 mm erreicht. Die Dicke der Verarmungszone hängt
allerdings stark von der Dotierung und ein wenig von der Temperatur ab.
Merken Sie sich die folgenden Punkte:
• Am p-n-Übergang bildet sich eine Zone ohne bewegliche Ladungen: Verarmungszone.
• Am p-n-Übergang entsteht aus ortsfesten Ladungen die Raumladungszone. Sie erzeugt
ein elektrisches Feld, das von der n- zur p-Seite gerichtet ist.
Aufgabe 3.5
-
Eigenschaften der Verarmungszone:
a) Wird die Verarmungszone mit zunehmender Temperatur breiter?
b) fakultativ: Ist es möglich, durch geeignete Dotation eine unsymmetrische
Verarmungszone herzustellen?
3.6 Die Halbleiter-Diode
Wird ein Halbleiterkristall hälftig n- und p-dotiert, mit Anschlussdrähten versehen und in ein
Gehäuse eingepackt, erhält man eine technische Halbleiterdiode oder auch Kristalldiode.
Was geschieht, wenn man zwischen der n- und der p-Seite einer Halbleiterdiode eine elektrische
Spannung anlegt? - Eine so komplexe Struktur wird sich wohl kaum wie ein Ohm'scher
Widerstand verhalten. Sie werden bestimmt vermuten, dass die innere Asymmetrie des pn-Übergangs
sich auch elektrotechnisch auswirken wird. Wir müssen die beiden Anschlussmöglichkeiten
für eine äussere Spannung gesondert betrachten:
I) Äussere Spannung in Sperrichtung
Überlegen wir uns, was nach unserer Modellvorstellung am p-n-Übergang geschehen sollte.
Verbinden wir die n-Seite mit dem Pluspol und die p-Seite mit dem Minuspol einer Spannungsquelle
(Fig. 3.6). Alle Elektronen erfahren eine Kraft in Richtung zum Pluspol, alle Löcher eine
Kraft zum Minuspol. Im ersten Moment werden die beweglichen Ladungsträger diesen Kräften
nachgeben:
Auf der p-Seite drängen die ausserhalb der Verarmungszone noch beweglichen Elektronen in
Richtung Grenzschicht. Sie werden noch mehr Löcher nahe der Grenzschicht füllen und diese
zum Verschwinden bringen. So wird auf der p-Seite die Verarmungszone verbreitert und die
ortsfeste Raumladung vergrössert. Deshalb können anschliessend keine Elektronen mehr die
Verarmungszone durchqueren.
ETH-Leitprogramm Physik
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