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Diode

Die Diode ist ein Halbleiterbauelement (pn-Diode) mit besonderen Eigenschaften:

  • Flussbetrieb (U > 0 ===> Raumladungszone wird kürzer)
  • Sperrbetrieb (U < 0 ===> Raumladungszone wird länger)

 

Begriffe:

  • Raumladungszone oder Sperrschicht:
    • Elektronen der n-Schicht diffundieren in die p-Schicht (durch Rekombination)
    • Löcher der p-Schicht diffundieren in die n-Schicht (durch Rekombination)
    • Ladungen der ortsfesten Akzeptoren und Donatoren sind nicht mehr im Gleichgewicht (neutralisiert)
    • ===> es bildet sich eine Raumladungszone (RLZ = von beweglichen Ladungsträgern freie Zone mit elektrischen Feld)
    • Weite der Raumladungszone bei mittlerer Dotierung = 100 nm bis 1000nm
  • Flussspannung
    • die Flusspannung liegt etwas unterhalb der Diffusionsspannung, welche wiederum etwas unterhalb des Bandabstand liegt z.B.
      - Si-Schottky = 0,2 V
      - Si = 0,7 V bei 1,12 eV Bandabstand
      - Ge = 0,3 V bei 0,66 eV Bandabstand
      - GaAs = 1,1 V bei 1,42 eV Bandabstand
      - SIC-Schottky = 1,1 V bei 3,23 eV Bandabstand
  • Sperrspannung
    • baut ein elektrisches Feld im Sperrbetrieb auf (n-Dotierte Seite mit positiv angelegter Spannung und p-Dotierte Seite mit negativ angelegter Spannung)
    • Driftstrom nimmt im Vergleich zum Diffusionsstrom zu
    • Generation überwiegt gegenüber Rekombination
  • Durchbruchspannung
    • wird die Sperrspannung ausreichend hoch so sprechen wir von der Durchbruchspannung bei der die RLZ überwunden wird
    • Si-Diode = ca. 15 V (Lawinendurchbruch bei niedriger Dotierung / Tunneldurchbruch bei hoher Dotierung)
    • Durchbruchspannung sinkt mit der Temperatur
  • Lawinendurchbruch
    • (Bild)
  • Tunneldurchbruch
    • (Bild)
  • Kapazitäten / Transitzeit
  • Schaltverhalten (kleine- und große Signaländerung)
    • Spannungsänderung
    • Ladungsänderung
    • Diffusionskapazität
    • Flussstrom (I)
    • Diffusionsladung (Qdiff)
    • Transitzeit
    • Flussspannung
    • Kleinsignalverhalten
    • Schaltverhalten