Was ist ein Elektronen-Loch-pn-Übergang?

Zu den Halbleitern zählen Stoffe mit einem Widerstand von 10-5 bis 102 Ohm x m. Sie nehmen hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften eine Zwischenstellung zwischen Metallen und Isolatoren ein.

Der Widerstand eines Halbleiters wird von vielen Faktoren beeinflusst: Er hängt stark von der Temperatur ab (der Widerstand nimmt mit steigender Temperatur ab), er hängt von der Beleuchtung ab (der Widerstand nimmt unter Lichteinfluss ab) usw.

Abhängig von der Art der Verunreinigungen im Halbleiter überwiegt eine der Leitfähigkeiten – Elektron (n-Typ) oder Loch (p-Typ).

Der Hauptbestandteil jedes Halbleiterbauelements (Diode, LED, Transistor, Thyristor usw.) ist das sogenannte. P-Elektronen-Loch-Übergang. Es wird erhalten, wenn ein Teil des Kristalls eine Leitfähigkeit vom n-Typ und der andere Teil eine Leitfähigkeit vom p-Typ aufweist. Beide Bereiche müssen in einem monolithischen Kristall mit demselben Gitter erhalten werden. Ein pn-Übergang kann nicht durch mechanische Verbindung zweier Kristalle mit unterschiedlichen Leitfähigkeitstypen erhalten werden.

Die Hauptstromträger sind Löcher in der p-Region und freie Elektronen in den n-Regionen – diffundiert von einer Region in eine andere.Durch die Rekombination (gegenseitige Neutralisierung von Ladungen) von Elektronen und Löchern zwischen p und n entsteht eine an Stromträgern verarmte Halbleiterschicht (Sperrschicht).

Die überschüssige Ladung wird durch negative Ionen des p-Bereichs und positive Ionen des n-Bereichs erzeugt und das gesamte Volumen des Halbleiters bleibt insgesamt elektrisch neutral. Dadurch entsteht am pn-Übergang ein elektrisches Feld, das von der n-Ebene zum p-Bereich gerichtet ist und eine weitere Diffusion von Löchern und Elektronen verhindert.

Beim p-n-Übergang bildet sich eine elektrische Potentialdifferenz aus, das heißt, es entsteht eine sogenannte Potentialbarriere. Die Potentialverteilung in der Übergangsschicht ist abstandsabhängig. Unter dem Potenzialnullpunkt versteht man üblicherweise das Potenzial im p-Bereich direkt in der Nähe eines pn-Übergangs, wo keine Raumladung vorhanden ist.

Es kann gezeigt werden, dass der pn-Übergang eine gleichrichtende Eigenschaft hat. Wird der Minuspol einer Gleichspannungsquelle an den p-Bereich angeschlossen, so erhöht sich die Potentialbarriere mit dem Wert der angelegten Spannung und die Hauptstromträger können den p-n-Übergang nicht passieren. Dann Halbleitergleichrichter Es wird ein sehr hoher Widerstand vorhanden sein und der sogenannte Rückstrom wird sehr klein sein.

Wenn wir jedoch an den p-Bereich einen positiven und an den n-Bereich Cc den negativen Pol der Quelle anschließen, verringert sich die Potentialbarriere und die Hauptstromträger können den pn-Übergang passieren. In der Kette erscheint das sogenannte Ein Durchlassstrom, der mit zunehmender Quellenspannung zunimmt.

Strom-Spannungs-Kennlinie der Diode

Also ein Elektronenpfadloch – eine Verbindung zwischen zwei Halbleiterbereichen, von denen einer eine elektrische Leitfähigkeit vom n-Typ und der andere vom p-Typ hat. Der Elektron-Loch-Übergang dient als Basis für Halbleiterbauelemente. Im Übergangsbereich bildet sich eine Raumladungsschicht, die an mobilen Ladungsträgern verarmt. Diese Schicht stellt eine Potentialbarriere für die Mehrheitsladungsträger und einen Potentialtopf für Minoritätsladungsträger dar. Die Haupteigenschaft des Elektron-Loch-Übergangs ist die unipolare Leitung.

Weit verbreitet sind nichtlineare Halbleiterelemente mit unsymmetrischen Strom-Spannungs-Kennlinien um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln... Solche Elemente mit unidirektionaler Leitfähigkeit werden Gleichrichter oder elektrische Ventile genannt.

Siehe auch: Halbleiterbauelemente – Typen, Übersicht, Verwendung