Yb Pt Si - Type Yb Pt Si - Type

190 KAPITEL 4. MAKROSKOPISCHE EIGENSCHAFTENaufgebaut. n und damit der Photostrom steigen in diesem Fall nicht proportional mit derLichtintensität, die ∼ I ist, sondern nur mit √ I. Je mehr Traps da sind, desto kleiner bleibtder stationäre Photostrom und desto langsamer erreicht er sein stationäres Niveau.4.2.3 Halbleiter-ElektronikKompaktheit, Energieverbrauch, Vielseitigkeit und Frequenzbereiche sind jene Eigenschaften,die Halbleiterelektronik gegenüber Elektronenröhren wesentlich bevorzugt.Einfache p − n-Übergänge in verschiedenen Ausführungen und Kombinationen könnenfast jede physikalische Größe in fast jede andere umwandeln: Elektrische Spannung, Strom,Magnetfeld, Licht, Teilchenstrahlen, mechanische Spannung beeinflussen den n−p-Übergangso, dass eine Spannung in ihm auftritt, dass er seinen Widerstand ändert, Licht emittiert,Wärme oder Kälte, sogar mechanische Bewegung hergibt. Von den zahllosen, in den letztenJahrzehnten entwickelten Bauelementen können hier natürlich nur ganz wenige herausgegriffenund diskutiert werden.Eine Kristalldiode ist ein Halbleiterkristall, dessenAbbildung 4.13: Strom-Spannungskennlinie eines p-nÜbergangs.n 2 /n 1 = exp[eU/(k B T )]). In der Übergangschichtmuss also eine steile Stufe des rein elektrischen Potentialsvon der HöheU 0 = k BTebeide Hälften verschieden dotiert sind, so dass die einen−, die andere p-leitet. Das kann z.B. durch Einbauvon As bzw. Al in einem Ge-Kristall erreicht werden.Die n-leitende Hälfte hat viele Elektronen, wenigeLöcher, in der p-leitenden Hälfte ist es umgekehrt. Ander Grenze (“junction”) zwischen beiden besteht einstarkes n-Gefälle in der einen und ein p-Gefälle in deranderen Richtung. Elektronen diffundieren deswegenin den p-leitenden Teil und Löcher in den n-leitenden,aber nur bis sich in der entstehenden Doppelschichtein Feld aufgebaut hat, das weiteren Zustrom vonTeilchen verhindert. In diesem Zustand kompensiertder Leitungsstrom (getrieben durch das aufgebauteelektrische Feld) im Doppelschichtfeld den Diffusionsstromim Konzentrationsgefälle, d.h. das elektrochemischePotential U − k B T (1/e) ln n für Elektronen,bzw. U + k B T (1/e) ln p für Löcher ist überall gleich(leicht zu erhalten aus Besetzungswahrscheinlichkeitln n 2= k BTn 1 eln p 1p 2(4.34)liegen. 1 und 2 beziehen sich auf die beiden Hälften des Kristalls.Ein von außen angelegtes Feld verschiebt das Verhältnis zwischen Feldstromdichte j F eldund Diffusionsstromdichte j Diff , die im feldfreien Gleichgewicht beide den Wert j 0 haben.Praktisch fällt die äußere Spannung U allein an der Übergangsschicht ab, denn deren Wi-