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