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MODUL V
Elektrotechnik - Grundlagen Seite 48
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9. Einführung in die Halbleitertechnik
Halbleiterbauelemente werden hauptsächlich zum Gleichrichten, Wechselrichten,
Steuern, Regeln, Schalten und Verstärken von Spannungen und Strömen verwendet.
Dabei nutzt man die chemischen Eigenschaften von bestimmten Halbleiterbestandteilen,
wie z.B. Germanium, Silizium, Gallium und Arsen (Galliumarsenid).
Zu den wichtigen Halbleiterbauelementen gehören:
- Dioden
- Gleichrichter
- Transistoren
- Thyristoren
- Triac´s
- Magnetabhängige Halbleiterbauelemente
(z.B. Hallgeneratoren)
- Optoelektronische Halbleiterbauelemente
(z.B. Fotowiderstände, Solarzellen)
- Integrierte Schaltungen
9.1 Halbleiterdioden
Der bereits in Punkt 4.1 (Transistoren) behandelte PN-Übergang ist auch bei den
Halbleiterdioden von Bedeutung. Beim PN-Übergang werden ein P-leitender Werkstoff
mit Elektronenmangel und ein N-leitender Werkstoff mit Elektronenüberschuss in
Kontakt gebracht werden (s. auch Grafiken 59-62). In den Randschichten der Kontaktflächen
der beiden Halbleiterwerkstoffe vollzieht sich eine Elektronenwanderung oder auch
Elektronendiffusion (von lat.: diffundere = eindringen). Elektronen der N-leitenden
Seite wandern in die wegen des Elektronenmangels entstandenen "Löcher" der P-leitenden
Seite und Elektronen der P-leitenden Seite wandern in die "Löcher" der N-leitenden
Seite. Durch die entstehende Randzone, die nur einige tausendstel Millimeter dick
ist und auch als Sperrschicht bezeichnet wird, kann normalerweise kein elektrischer
Strom fließen.
Da durch die Diffusion von Elektronen der P-leitende Werkstoff in der Sperrzone
negativ und der N-leitende Werkstoff positiv geladen wird, entsteht eine Spannung,
die sogenannte Diffusionsspannung und es wird eine weitere Elektronenwanderung
unterbunden. Die Sperrschicht wird nicht größer. Die austretenden Diffusionsspannungen
sind sehr gering:
- bei Germanium beträgt
sie etwa 0,2V ... 0,4V
- bei Silicium beträgt
sie etwa 0,5V ... 0,8V