Anwendungen von Halbleitern

Anwendungen von Halbleitern
1. Halbleiterwiderstände
(NTC- und PTC-Widerstände)
2. Leuchtdioden
3. Solarzellen
1. Halbleiterwiderstände
PTC-Widerstände (positive temperature
coefficient) sind Kaltleiter
 Sie leiten gut bei niedrigen Temperaturen
 Sie sind „empfindlicher“ für Temperaturschwankungen als
herkömmlicher Widerstände
Anwendung, z.B. als Fühler für Flüssigkeitsstände:
• In der kalten Flüssigkeit ist der Widerstand
gering
 starker Stromfluss
• Liegt der PTC-Widerstand frei, steigt die
Eigenerwärmung, der Widerstand steigt
geringer Stromfluss
Relais (Elektromagnet) schaltet ab
 Alarmleuchte
1. Halbleiterwiderstände
NTC-Widerstände (negative temperature
coefficient) sind Heißleiter
 Sie leiten gut bei hohen Temperaturen
Anwendung, z.B. als Brandmelder:
• Bei Raumtemperatur ist Widerstand groß  geringer Stromfluss
• Steigt die Temperatur durch Feuer sinkt der Widerstand großer
Stromfluss
Relais wird betätigt
 Hupe
2. Leuchtdioden
Leuchtdioden sind wie alle Dioden aus nund p-leitendem Material mit einer
Sperrschicht an der Grenze.
-
+
• In Durchlassrichtung angelegte
Spannung bewirkt in der
Sperrschicht Rekombinationen
von Elektronen und Löchern
• Dabei wird Energie in Form von
Licht frei
• Leuchtdioden sind nur für
geringe Stromstärken
ausgelegt
 Strom muss meist durch
Vorwiderstand begrenzt
werden
Zusammenhang zwischen Licht und Spannung
Man sieht aus dem Diagramm, dass ein Zusammenhang zwischen der
Schwellenspannung der jeweiligen LED und der Farbe besteht.
Je höher die Frequenz des ausgesandten Lichts ist, desto höher ist die
Schwellenspannung.
3. Solarzellen
Solarzellen wandeln Lichtenergie in
elektrische Energie um.
Aufbau:
• Auf p-leitendem Silicium ist
eine dünne Schicht n-leitendem
Silizium aufgetragen
• Auf die n-leitende Schicht ist
sind (elektrisch leitende)
Kontaktbahnen aufgedampft
• Eine ebenfalls elektrisch
leitende Trägerplatte hält die
Anordnung
• Am p-n-Übergang entsteht eine ladungsträgerarme Sperrschicht
Funktionsweise:
• Werden die beiden
Metallkontakte verbunden
fließen die (überschüssigen)
Elektronen der n-Schicht zur pleitenden Schicht, wo sie mit
Löchern rekombinieren
 Leerlaufspannung (ca. 0,5V)
• Fällt Licht auf die Zelle gelangt
es durch die dünne n-Schicht
• In der Sperrschicht schlägt das Licht Elektronen aus den Löchern
• Elektronen wandern zum n-dotierten, Löcher zum p-dotierten Bereich
 Aufgrund des stetigen Überschusses an Elektronen in der n-Schicht
bzw. Löchern in der p-Schicht lässt sich eine Spannung abgreifen
 Je stärker der Lichteinfall und je größer die Solarzellenfläche, desto
höher die Stromstärke