Einfache Diodenfrage < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 20:31 Di 23.01.2007 | | Autor: | pyro |
Hallo!
So da es grad eben schon um Dioden ging habe ich selbst noch eine kleine Frage...
Wenn ich bei einer Diode eine Spannung in Sperrichtung anlege (also - an der P-dotierten Seite, + an der N-dorierten Seite), sperrt die Diode ja.
Schön ist dieses Bild bei Wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Halbleiter3.PNG
Meine Frage ist aber die folgende: Wieso hängt die Breite der Sperrschicht von der angelegten Sperrspannung ab? Kämpfen die Elektronen da sie ja in Richtung Sperrzone diffundieren wollen gegen die Spannungsquelle an? Oder was hindert die Elektronen daran, bereits bei einer kleinen Sperrspannung den kompletten Halbleiter in eine Sperrzone zu verwandeln?
axim
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:50 Di 23.01.2007 | | Autor: | Artus |
Dann will ich es mal versuchen.
Das Wikipedia-Bild finde ich übrigens nicht sehr hilfreich. Deshalb fange ich mal etwas anders an.
Der p-Leiter enthält bewegliche Löcher (+), da ein vierwertiges Element mit Spuren eines dreiwertigen Elements verunreinigt wurde. Insgesamt ist der Kristall neutral, weist aber gegenüber dem reinen Halbleiter eine erheblich bessere Leitfähigkeit auf, da Elektronen durch die Anwesenheit von dreiwertigen Atomen nicht so stark gebunden sind.
Im n-Leiter wurde das vierwertige Grundmaterial mit fünfwertigen Atomen dotiert. Dies heißt nun, dass jeweils eines dieser 5 Valenzelektronen keinen festen Platz im Gitter findet.
Die Leitfähigkeit in beiden Kristallen beruht bei Raumtemperatur einzig und allein auf Störstellenleitung.
Im nächsten Schritt bilden dann beide Kristalle eine gemeinsame Grenzfläche, durch die auch Elektronen diffundieren können. Verlässt nun ein Elektron die n-Schicht, dann bleibt dort ein positives Loch zurück und die vorher neutrale p-Schicht lädt sich negativ auf.
(vgl. Kondensator). Das Innere Feld an dieser Grenzfläche wächst mit der Zahl der Elektronen, die in die p-Schicht diffundieren. Irgendwann ist das Feld so stark, dass keine weiteren Elektronen ins p-Gebiet gelangen können.
Es ist ein dynamisches Gleichgewicht entstanden.
In der Sperrschicht befinden sich keine beweglichen Ladungsträger mehr (Die Elektronen aus der n-Schicht haben die Löcher der p-Schicht besetzt und sind dort gebunden.)
Sperrspannung:
Verbindet man nun die p-Schicht mit dem negativen Pol einer
Quelle, dann schicht diese von der anderen Seite Elektronen soweit in das p-Gebiet bis diese vom negativ geladenen Bereich im p-Gebiet abgestoßen werden. Dort besetzen sie nun weitere Löcher. Damit verschwinden weitere bewegliche (positve) Löcher. Die Sperrschicht wird breiter.
Ähnliches passiert auf der n-Seite:
Wir haben an der Grenze eine positiven Bereich ("Platte"), der anziehend auf die beweglichen Elektronen wirkt und andererseits den positiven Pol der Quelle, der nun weitere Elektronen absaugt.
Verstanden?
(Das Bändermodell habe ich mal völlig aussen vor gelassen.)
LG
Artus, der immer noch versucht, die PN nachzuvollziehen!
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:43 Di 23.01.2007 | | Autor: | pyro |
Hallo!
Der obere Teil ist alles klar (Im Bändermodell kenne ich mich auch einigermaßen aus).
Nur beim letzten Teil eine kleine Frage, worum es mir genau geht:
> Sperrspannung:
> Verbindet man nun die p-Schicht mit dem negativen Pol
> einer
> Quelle, dann schicht diese von der anderen Seite Elektronen
> soweit in das p-Gebiet bis diese vom negativ geladenen
> Bereich im p-Gebiet abgestoßen werden. Dort besetzen sie
> nun weitere Löcher. Damit verschwinden weitere bewegliche
> (positve) Löcher. Die Sperrschicht wird breiter.
Genau, darum geht es mir. Wie diese Schicht entsteht weiß ich. Mir ist nur das mit der Breite noch nicht 100% klar, aber ich denke es aus deinen Zeilen lesen zu können. Davor dachte ich so: Die Elektronen in der N-Schicht sind ja schon fast im Leitungsband. Daher dachte ich wandern sie schon bei einer kleinen Spannung immer weiter über die Spannungsquelle in die P-Schicht, um sich dort in das Valenzband zu setzen.
Ich hatte mir die Feldlinien nur in der Sperrschicht vorgestellt, also nur zwischen den dort festsitzenden Ladungen. Das heißt dann also dass in der P-Schicht die dort festsitzenden Elektronen nicht nur Feldlinien in Richtung N-Schicht haben(also zu den Atomrümpfen mit nun zu wenig Elektronen), sondern quasi auch in Richtung der P-Schicht. D.h. sie versuchen die Elektronen abzustoßen, die von der Spannungsquelle hineinwollen? Also wie ein Magnet? Wäre ja eigentlich auch logisch. Oder war das jetzt falsch?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 23:08 Di 23.01.2007 | | Autor: | Artus |
Das heißt dann also dass in der P-Schicht die dort festsitzenden Elektronen nicht nur Feldlinien in Richtung N-Schicht haben(also zu den Atomrümpfen mit nun zu wenig Elektronen), sondern quasi auch in Richtung der P-Schicht. D.h. sie versuchen die Elektronen abzustoßen, die von der Spannungsquelle hineinwollen? Also wie ein Magnet? Wäre ja eigentlich auch logisch. Oder war das jetzt falsch?
Wenn man die Sperrschicht mit dem Kondensator vergleicht, ist diese Annahme wohl falsch, da ja auch dort die Umgebung feldfrei ist.
Hier reicht es völlig, wenn man annimmt, dass die Elektronen von der Quelle die freien Löcher im p-Leiter auffüllen und dafür sorgen, dass diese "Ladungsträger" nicht mehr wandern können.
Denk einfach daran, dass ein Stoff nur dann ein Leiter ist, wenn bewegliche Ladungsträger vorhanden sind.
Ich denke, ich sollte doch noch etwas ergänzen:
Wenn wir zusätzlich Ladungen auf den Kondensator bringen wollen, dann werden diese auch von den schon vorhandenen Ladungen auf der Platte abgestoßen.
Somit wäre Deine Annahme und meine erste Aussage doch logisch, wenn auch nicht zwingend korrekt.
Der p-Leiter lädt sich zunehmend negativ auf.
LG
Artus
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 18:05 Mi 24.01.2007 | | Autor: | pyro |
Ja, merkwürdig vorzustellen, da der Raum ja Feldlinien frei ist! Aber erscheint sonst schon logisch. Werde das nochmal durchgehen im Kopf, danke!
|
|
|
|
