Wechselwirkung von Strahlung mit Materie
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Halbleiter Die „np Junction“ Inhalt • Aufbau der „np junction“ • Strom und Feldstärken an der „np junction“ • Polung und Leitfähigkeit n und p leitende Halbleiter n leitend p leitend • Beide Materialien sind elektrisch neutral und leitfähig, die beweglichen Ladungsträger sind im • n-Leiter: Elektronen • p-Leiter: Defektelektronen, „Löcher“ Berührungskontakt zwischen n und p leitenden Halbleitern n leitend p leitend Die Anzahl der beweglichen Ladungsträger in der Umgebung der Berührungsfläche, • genannt „np junction“ , bestimmen die elektrischen Eigenschaften des zusammengesetzten Materials Aufbau der Feldstärke an der np Junction n leitend p leitend • Diffusion der Elektronen bzw. Löcher über die Kontaktfläche • Die dabei entstehende elektrische Feldstärke hält die Ladungen zurück und beendet diesen Strom • Durch Rekombination entsteht an der np junction eine etwa 0,1μm breite isolierende Schicht ohne bewegliche Ladungsträger Polung in Flussrichtung: Positive Spannung am p Halbleiter n leitend ─ p leitend + • Das angelegte Feld ist dem Feld an der junction entgegengesetzt, im n-Bereich werden Elektronen zur junction getrieben, im p-Bereich Defektelektronen • Die isolierende Schicht ohne Ladungsträger wird dünner, ihr Widerstand nimmt ab Stromfluss bei positiver Spannung am p leitenden Halbleiter n leitend ─ p leitend + • Elektronen bzw. Löcher werden durch die angelegte Spannung über den schmalen, Ladungsträger freien Bereich der Kontaktfläche getrieben • Bei dieser Polung fließt Strom: Betrieb des Bauelements in „Flussrichtung“ Die dünne isolierende Schicht der np junction ist- im Vergleich zur letzten Folie- zu breit dargestellt Polung in Sperr-Richtung: Negative Spannung am p Halbleiter n leitend + p leitend ─ • Das angelegte Feld verstärkt das Feld an der junction, auf beiden Seiten werden Ladungsträger von der junction abgezogen • Die Ladungsträger-freie, isolierende Schicht wird breiter, ihr Widerstand nimmt zu • Polung in Sperr-Richtung Die „Diode“ • Bauelemente dieser Art bezeichnet man als „Dioden“ • Zeichen in Schaltbildern: + ─ Anode Kathode Vorzeichen für Polung in Flussrichtung Strom- Spannungskennlinie „nichtlinear“ bzw. nicht „Ohmsch“ Zusammenfassung • Bei Berührung des n- und p leitenden Bereichs beginnt an der np junction Diffusion der Ladungsträger über die Berührungsfläche • Durch Rekombination entsteht ein isolierender Bereich um die np junction, die Dicke der isolierenden Schicht ist durch die angelegte Spannung steuerbar • Polung in Flussrichtung: Anschluss einer positiven Spannung am p-Halbleiter • Polung in Sperr-Richtung: Anschluss einer negativen Spannung am p-Halbleiter Stromfluss bei positiver Spannung am p leitenden Halbleiter n leitend ─ p leitend + Aggregatzustand, Ladungsträger und Leitfähigkeit Gas Flüssig Elektronen Ionen Elektrolytische Leitung Spontaner Durchbuch, z. B. Blitz Fest Elektronen Halbleiter Nicht Ohmscher Stromfluss Metall Isolator In Grenzen: Nur nach Aktivierung: Ohmsche Leitung, U=R.I
