Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

91 17.3 Halbleiterdiode Halbleiterdiode (diode) Aufbau einer Halbleiterdiode Eine Halbleiterdiode besteht aus einer Verbindung eines Akzeptors (p-Leiter) mit einem Donator (n-Lei- ter). An der Grenzfläche, p-n-Übergang (p-n-junction), zwischen den beiden Halbleitertypen können in einer sehr dünnen Grenzschicht (10 –6  m) Elektronen diffun- dieren. Die bei Zimmertemperatur freien Elektronen der fünfwertigen Donatoratome füllen in der Grenz- schicht die Löcher der dreiwertigen Akzeptoratome. Die Grenzschichte verarmt dabei an Ladungsträgern. Nach kurzer Zeit stellt sich ein bleibender Zustand ein, da sich durch das Diffundieren der Elektronen im Ak- zeptorbereich eine ortsfeste negative Ladung (Raum­ ladung) aufbaut, die weitere Elektronen abstößt. Beachte: Die Halbleiterdiode ist als Ganzes elektrisch neutral! 17.3 17.3.1 Halbleiterdiode im Stromkreis A1 Beschreibe die auftretenden Unterschiede! A2 Gib eine Regel für das Verhalten der Diode im Stromkreis an! Im ersten Versuch (Kathode negativ) treibt die ange- legte Spannung Ladungsträger (Elektronen) in die durch die Elektronendiffusion erzeugte Sperrschicht. Ein Ladungstransport durch die Sperrschicht ist daher möglich, der Strom nimmt mit wachsender Spannung rasch zu. Man nennt diese Schaltung der Halbleiterdi- ode auch Durchlassrichtung der Diode. 17.3.2 Abb. 91.1 Aufbau einer Halbleiterdiode und das Schaltsymbol. (Die Abbildung zeigt die Verteilung der freien Ladungsträger, die ortsfesten Ionen wurden nicht eingezeichnet.) p-Leiter n-Leiter Anode Kathode Abb. 91.2 Ausbildung einer ladungsträgerarmen Grenzschicht – 6 und 5 geben die Art der freien Ladungsträger an. e -Mangel (positive Ladung) – e -Überschuss (negative Ladung) – ... und füllen die Löcher. Es bildet sich eine ladungsträger- arme Grenzschicht. p-Leiter Die freien Elektronen di undieren in der Grenzschichte ... As B n-Leiter Versuche Halbleiterdioden Untersuche das Verhalten von Halbleiterdioden in einem Stromkreis, der aus Gleichspannungsquelle, Halbleiterdiode und einem Lämpchen besteht! 1. Verbinde die Kathode der Halbleiterdiode mit dem negativen Pol der Spannungsquelle! Kathode liegt am Minuspol Abb. 91.3 2. Verbinde die Kathode der Halbleiterdiode mit dem positiven Pol der Spannungsquelle! Kathode liegt am Pluspol Abb. 91.4 Abb. 91.5 Die Diode in Durchlassrichtung n p I Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv