Durchschlagsmechanismus von Germanium und Silizium

Zusammenfassung

Im Gegensatz zu ausgedehnten isolierenden Kristallen besitzen Halbleiter nur an schmalen Sperrschichten isolierende Eigenschaften. Die Theorie der Lawinenbildung in solchen Sperrschichten unterscheidet sich von der in ausgedehnten Kristallen dadurch, daß die Elektronenvermehrung nicht durch Rekombination begrenzt wird, sondern dadurch, daß die Elektronen die Sperrschicht verlassen. — Um die Theorie der Lawine in diesen Sperrschichten verständlich zu machen, müssen zunächst einige Worte über den Leitungsmechanismus in Ge und Si gesagt werden. Neben den negativ geladenen Leitungselektronen können sich auch die „Löcher“ in den Elektronen-hüllen, die bei Bildung der Leitungselektronen entstehen, durch den Kristall bewegen; wird das fehlende Valenzelektron eines Atoms aus einem Nachbaratom ersetzt, so kann dies als Wanderung eines sogenannten Loches zum Nachbaratom interpretiert werden. Das Loch verhält sich also wie ein positiv geladener Stromträger. Ein in die Sperrschicht eintretender Stromträger wird durch das hohe Feld beschleunigt, bis er die Ionisierungsenergie erreicht hat und dann ein Valenzelektron aus dem Atomverband herausschlagen kann. Dadurch entsteht ein sogenanntes Paar, bestehend aus einem negativ geladenen Leitungselektron und einem positiv geladenen Loch. Diese werden in entgegengesetzter Richtung beschleunigt und können beide erneut Paare bilden.