Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen

Kapitel 3: Physik der Halbleiter 28
p-Halbleiter
Verarmungszone
n-Halbleiter
Ladungsverteilung
elektrisches Feld
Fig. 3.6 Halbleiterdiode in Sperrichtung angeschlossen. Die Verarmungszone hat sich durch die
angelegte Spannung verbreitert. Die Löcher im p- und die Donatorelektronen im n-Teil werden
noch weiter voneinander getrennt. Die Raumladung wird vergrössert und das elektrische Feld
verstärkt.
Gegengleich wird die Verarmungszone auch auf der n-Seite verbreitert. Sie wirkt nun wie
eine isolierende Schicht. Man sagt, die Halbleiterdiode ist in Sperrichtung gepolt. Es fliesst kein
Strom, abgesehen vom Leckstrom, der durch die unvermeidlichen Unvollkommenheiten der
Diode verursacht wird. Durch die Verbreiterung der Verarmungszone haben sich auch die
Raumladungen und somit das E-Feld verstärkt.
II) Äussere Spannung in Durchlassrichtung
Was geschieht bei umgekehrter Polung (Fig. 3.7)? Die Löcher drängen im p-Teil vom
Pulspol weg in die Verarmungszone hinein. Auf der p-Seite wird so die Verarmungszone
verkleinert. Ebenso drängen auf der n-Seite Elektronen vom Minuspol in Richtung Verarmungszone.
Diese wird auf beiden Seiten schmaler und verschwindet bei genügender Spannung sogar
ganz. Die Donatorelektronen der n-Zone überqueren die Grenzfläche und rekombinieren laufend
mit Löchern aus der p-Zone. Dabei wird selbstverständlich die Energie frei, welche für die
Erzeugung eines Elektron-Loch-Paars aufgewendet worden ist. Die Energie wird von der äusseren
Spannungsquelle geliefert. Je nach Halbleiter macht sich die Energie als Wärme oder als
Licht bemerkbar (Leuchtdioden). Dies ist der Umkehrprozess zum inneren Photoeffekt.
ETH-Leitprogramm Physik
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