Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen

Kapitel 3: Physik der Halbleiter 32
Lassen Sie nun einen Strom von 1 A fliessen: Das ist eine Ladungsverschiebung von 1 C / 1 sec.
Es braucht nur 1/10 der Ladung im 1 mm-Drahtstück vorbeizufliessen. Die Geschwindigkeit der
Leitungselektronen ist demnach etwa 1/10 mm pro Sekunde.
Lösung 3.5:
a) Ja! - Mit der Temperatur steigt auch das Tempo der diffundierenden Elektronen und Löcher.
b) Ja! - Je grösser die Dotierung ist, umso konzentrierter wird auch die ortsfeste Raumladung.
Diese "Bremse gegen weitere Rekombination" zieht also stärker. Eine grosse Dotierung reduziert
die Dicke der Verarmungszone. Asymmetrische Dotierung erzeugt eine asymmetrische
Verarmungszone. Das ist in photovoltaischen Elementen erwünscht.
Lösung 3.6:
a) Ja! Sichtbares Licht besteht aus energiereicheren Portionen als infrarotes Licht. Die
schwächeren Quanten des infraroten Lichts reichen nicht aus, ein Valenzelektron loszureissen.
Die grosse Anzahl bleibt wirkungslos.
Vergleich: Wenn während einer Minute tausend Kilo Sand auf ein Haus niederfallen, so hat dies
keinen grossen Effekt. Wenn aber drei Hundertkilosteine niederfallen, so gibt es Löcher.
b) Die untere Hälfte war vor der Wanderung neutral, denn die Ladung des Lochs und diejenige
des Akzeptoratoms heben sich auf. Nach der Wanderung besitzt die obere Hälfte den positiven
Ladungsüberschuss des Lochs und die untere Hälfte den negativen Ladungsüberschuss beim
Akzeptoratom.
Lösung 3.7:
• Ohne äussere Spannung: Sorgt für endliche Breite der Entleerungszone.
• In Durchlassrichtung: Erst, wenn die äussre Spannung einen Mindestwert erreicht und
damit das Feld verschwunden ist, leitet die Diode.
• In Sperrichtung: Macht sich nicht bemerkbar.
ETH-Leitprogramm Physik
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