Halbleiterdioden

Zusammenfassung

Werden ein P-leitender und ein N-leitender Halbleiter miteinander in engen Kontakt gebracht, diffundieren an der Grenzschicht, dem PN-Übergang, im Gegensatz zu den ortsfesten Donatoren und Akzeptoren die Elektronen des N-Bereichs und die Löcher des P-Bereichs (Majoritätsträger) in das Gebiet entgegengesetzter Dotierung, in dem sie dann Minoritätsträger sind. Ursache für diese Diffusion ist die thermische Energie der Träger und das Konzentrationsgefälle der Ladungsträger am PN-Übergang. Dieser Vorgang ist schematisch in Bild 19.1 a dargestellt. Bild 19.1 b zeigt den Verlauf von Elektronen- und Löcherdichte an der Grenzschicht. Diffundieren einerseits Elektronen aus dem Nin das P-Gebiet und andererseits Löcher aus dem P- in das N-Gebiet, baut sich im N-Gebiet an der Grenzschicht durch den Überschuß an verbleibenden positiven Donatoren und durch das Eindringen positiver Löcher eine unkompensierte positive Raumladung auf. Im P-Gebiet verbleiben unkompensierte negative Akzeptoren und zusätzlich eingedrungene Elektronen, so daß dort eine negative unkompensierte Raumladung entsteht (Bild 19.1 c). Diese Raumladung baut ein elektrisches Feld auf, das einen zum Diffusionsstrom der Majoritätsträger entgegengerichteten Feldstrom von Minoritätsträgern zur Folge hat (Bild 19.1 d). Liegt am PN-Übergang keine äußere Spannung, heben sich Diffusions- und Feldstrom genau gegenseitig auf. Die entstehende Raumladungsfeldstärke E erzeugt am Grenzübergang einen Spannungssprung

$${{U}_{D}}=\int Edx.$$

(18.1)