P-n-Ãœbergang

Stichpunkte

Allgemein
	Vorlage:Falscher Titel Ein p-n-Ãœbergang ist die Ãœbergangszone zwischen einem p-dotierten und einem n-dotierten Halbleiterkristall
	da die positiven des p-Kristalls sich hier mit den negativen des n-Kristalls ausgeglichen (rekombiniert) haben
	Sie zeichnet sich durch ein Fehlen beweglicher Ladungsträger aus
	welches einen Ladungstransport unterbindet
	Da die ebenfalls vorhandenen ortsfesten Ladungen nicht rekombinieren können
	herrscht innerhalb der Zone ein elektrisches Feld
	dann wird der p-n-Übergang leitfähig
	dann bleibt er gesperrt
	oder es kann verstärkt werden
	Dieses Feld kann durch eine von außen angelegte Spannung - je nach Polung - kompensiert werden
	Diese von der Polung abhängige Leitfähigkeit ist die Grundlage der Halbleiterdiode
	der wichtigsten Anwendung des p-n-Ãœbergangs
	Deren Funktionsweise kann im Bändermodell erklärt werden
	im p-Kristall bewegliche Elektronenfehlstellen im Valenzband (siehe unten
	Im n-Kristall befinden sich bewegliche Elektronen im Leitungsband
	Bild a)
	An der Berührungsstelle können zunächst Elektronen in den p-Kristall eindringen und sich hier die Elektronenfehlstellen auffüllen (Bild b)
	Die zuvor elektrisch neutralen Kristalle erhalten durch die zurück bleibenden festen Ladungen nunmehr eine Raumladung
	den n-Kristall positiv auflädt
	die den p-Kristall negativ
	Durch die Ladungsträgerwanderung entsteht zwischen p- und n-Schicht eine elektrische Spannung
	Sie wird Diffusionsspannung UD genannt
	Bestehen die Schichten aus Silizium beträgt die Diffusionsspannung ca 0
	6 bis 0
	7 V
	In der von beweglichen Ladungen freien Zone (der Sperrschicht) entsteht ein elektrisches Feld
	Die Elektronen müssen nun gegen einen Potenzialwall anlaufen
	um noch in den p-Kristall zu gelangen (Bild c)
	Der Prozess kommt zum Erliegen
	wenn sich die Ferminiveaus der beiden Kristalle angeglichen haben. Durch Anlegen einer äußeren Spannung in Sperrrichtung (+ am n-Kristall
	- am p-Kristall) wird das Feld der Sperrschicht verstärkt und der Potenzialwall vergrößert
	Elektronen bzw
	Defektelektronen werden von der Sperrschicht weg gezogen
	so dass diese sich verbreitert
	Es fließt kein Strom
	Bei Polung in Durchlassrichtung (+ am p-Kristall
	- am n-Kristall) wird der Potenzialwall abgebaut
	Neue Ladungsträger fließen von der äußeren Quelle auf die Sperrschicht zu und rekombinieren hier fortwährend
	Es fließt Strom. [Bearbeiten]
Realisierung
	Technisch werden p- bzw. n-dotierte Schichten über das gezielte Anreichern IV-wertiger Silizium-Kristalle mit V- bzw
	III-wertigen Elementen (z.B
	Arsen bzw
	Gallium/Indium) erreicht
	wird durch das Einbringen von V-wertigen Arsenatomen ein überschüssiges
	Da das umgebende Kristallgitter nur jeweils vier Elektronen festhalten kann
	frei bewegliches Elektron in den Kristallverband eingebracht
	Umgekehrt wird natürlich durch das dotieren mit III-wertigem Gallium ein Elektronenloch eingefügt. [Bearbeiten]
Anwendung
	Wie oben gezeigt leitet der einfache p-n-Ãœbergang elektrischen Strom in eine Richtug sehr gut
	in die Andere fast nicht
	eine wichtige Anwendung dieser ist daher der Gleichrichter zur Umwandlung von Wechselströmen in Gleichströme
	Einen solchen p-n-Ãœbergang nennt man Diode
	Feldeffekttransistor (FET)
	z.B. im Bipolartransistor
	Halbleiterdetektor usw. et:Pn-siire
	Aber auch die meisten übrigen Halbleiterbauelemente verwenden einen oder mehrere p-n-Übergänge zur Erzielung ihrer Funktion

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