Versuch 3: DER TRANSISTOR
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22.1.2002 B1-Praktikum <strong>Versuch</strong> 3: <strong>DER</strong> <strong>TRANSISTOR</strong> 2<br />
II.2. Kurze Zusammenstellung der Grundbegriffe<br />
Neben den metallischen Leitern gibt es Stoffe mit stark verringerter Leitfähigkeit,<br />
sogenannte Halbleiter (z. B. Germanium, Silicium, GaAs). Ein Energietermschema für<br />
Halbleiter ist in Abb. 1 des <strong>Versuch</strong>s 1. „Elektrische Leitfähigkeit“ gezeigt. Die Leitfähigkeit<br />
solcher Stoffe kann durch Dotieren (Zusatz geeigneter Fremdatome) beeinflusst werden.<br />
Man unterscheidet beim Halbleiter zwischen Eigenleitung (beim reinen Halbleiter) und<br />
Störstellenleitung (beim dotierten Halbleiter). Durch Dotieren mit Akzeptoren erzeugt man<br />
Lochleitung (p-Leitung, z.B. B in Si), mit Donatoren erhält man Elektronenleitung (n-<br />
Leitung, z.B. P in Si).<br />
Der p-n-Übergang<br />
Als p-n-Übergang bezeichnet man die Grenzfläche zwischen einem p-leitenden und einem<br />
n-leitenden Gebiet in einem Halbleiter. Im n-leitenden Gebiet wird der Strom von den<br />
Elektronen getragen, im p-leitenden von den Löchern (Defektelektronen). Deshalb liegen<br />
in den beiden Gebieten unterschiedliche Ladungsträgerkonzentrationen vor, die sich<br />
durch Diffusion ausgleichen: Elektronen diffundieren ins p-leitende Gebiet und Löcher ins<br />
n-leitende Gebiet. Die ortsfesten positiv geladenen Donatoren im n-Gebiet und die negativ<br />
geladenen Akzeptoren im p-Gebiet erzeugen ein elektrisches Feld, das einer weiteren<br />
Diffusion entgegenwirkt. Es wird schliesslich ein Gleichgewichtszustand erreicht, bei dem<br />
in der Umgebung der Kontaktfläche durch Rekobination der diffundierten Elektronen und<br />
Löcher eine an freien Ladungsträgern verarmte Raumladungszone entstanden ist.. Die<br />
Dicke dieser Raumladungszone kann durch Anlegen einer Spannungsdifferenz zwischen<br />
das n- und das p-Gebiet je nach Polung vergrössert oder verkleinert werden, wodurch sich<br />
auch der elektrische Widerstand der ganzen Anordnung vergrössert bzw. verkleinert<br />
(Halbleiterdiode). Die Ladungsverteilungen, der Verlauf der Energiebänder mit und ohne<br />
äusserer Spannung sowie die Strom-Spannungskennlinien sind in Abb. 1 illustriert.
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