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9. Vorlesung. Inhalt: Rückblick 8. Vorlesung Der Bipolartransistor Übungsaufgaben. Dipl.-Phys. S. Paprotta Tel.: 762-4218, [email protected] 4.2 Der pn-Übergang in Flusspolung. -. +. n. n. p. Weiter 4.2. Injektion von Majoritäts- träger auf die gegenüber

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9. Vorlesung

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Presentation Transcript


9 vorlesung

9. Vorlesung

  • Inhalt:

    • Rückblick 8. Vorlesung

    • Der Bipolartransistor

    • Übungsaufgaben

Dipl.-Phys. S. Paprotta

Tel.: 762-4218, [email protected]


4 2 der pn bergang in flusspolung

4.2 Der pn-Übergang in Flusspolung

-

+

n

n

p


Weiter 4 2

Weiter 4.2

Injektion von Majoritäts-

träger auf die gegenüber

liegende Seite

Veränderung des Potenzials

durch die äußere Spannung

In Flusspolung


Weiter 4 21

Weiter 4.2

pn-Übergang in Flusspolung

(Bild ist aus Pierret entnommen)


Weiter 4 22

Weiter 4.2

Überlegungen zum Gesamtstrom in der pn-Diode


Weiter 4 23

Weiter 4.2

Ideale Dioden-Gl.

Schockley-Gl.


Weiter 4 24

Weiter 4.2

Diodenströme in Abhängigkeit verschiedener HL


Weiter 4 25

Weiter 4.2

Kurze Diode: Der Abstand der RLZ zu den Kontakten ist viel

kleiner als die Diffusionslänge.


Weiter 4 26

Weiter 4.2

In einer kurzen Diode findet keine Rekombination bis zwischen

RLZ und Kontakt statt.

l – Abstand zu den Kontakten


Weiter 4 27

Weiter 4.2

Gesamtstrom: idealer Diodenstrom + Rekombinationsstrom

Empirische Formel:

J0 und h sind dabei anzupassende Parameter.

h liegt immer zwischen 1 und 2; „Idealitätsfaktor“.


Weiter 4 28

Weiter 4.2

Beispiele für verschiede Idealitätsfaktoren


4 3 die pn diode in sperrrichtung

4.3 Die pn-Diode in Sperrrichtung

-

+

n

n

p


Weiter 4 3

Weiter 4.3

Banddiagramm in Sperrrichtung

Kennlinie

Entnommen aus Pierret


Weiter 4 31

Weiter 4.3

Sperrstrom:


8 vorlesung inhalt

8. Vorlesung Inhalt

  • 4.5 Die Verarmungskapazität

  • 4.6 Die Speicher- oder Diffusionskapazität

  • 4.7 Das Kleinsignalmodell der Diode

  • 4.8 Der Diodendurchbruch

  • Übungsaufgaben

  • Bonus-Informationen


4 5 die verarmungskapazit t

In der Verarmungszone stehen sich positive und negative Ladungen gegenüber

(Plattenkondensator: Q=C*U)

4.5 Die Verarmungskapazität

Aber: Ladung hängt nicht linear von der Spannung ab!!!

Definition der Sperrschicht-Kapazität:

„Kleinsignal-Kapazität“


Weiter 4 5

Weiter 4.5

Reaktion der RLZ

auf eine kleine

Erhöhung der Spannung

Größe der Verarmungs-

kapazität in Abhängigkeit

der äußeren Spannung


Weiter 4 51

Weiter 4.5

Berechnung der Verarmungskapazität

Plattenkondensator-Näherung:

Divergiert, wenn V gegen V0 strebt.

(Niedriginjektion V kleiner als V0.

Spannungsabhängige Kapazität – Varaktor)


4 6 die diffusionskapazit t

4.6 Die Diffusionskapazität

  • überwiegt in Flussrichtung

  • ist nur in Flussrichtung relevant


Weiter 4 6

Weiter 4.6

Berechnung der Diffusionskapazität:

Definition

Aufstellen der Ladung

Ausdruck für die Ladung


Weiter 4 61

Weiter 4.6

Ausdruck für die Diffusionskapazität:


4 7 das kleinsignalmodell der diode

4.7 Das Kleinsignalmodell der Diode

Definition Kleinsignalwiderstand und –leitwert:

Zusammenhang: Leitwert - Diffusionskapazität


Weiter 4 7

Weiter 4.7

Graphische Verdeutlichung von rd und gd


Weiter 4 71

Weiter 4.7

Was bedeutet Kleinsignal?

dV < kT/q


Weiter 4 72

Weiter 4.7

Die beiden Kapazitäten

entsprechen einer

komplexen Impedanz:

Es fließen zwei Ströme durch

die Diode:


4 8 der lawinendurchbruch

4.8 Der Lawinendurchbruch

Eine Diode sperrt nicht für beliebig hohe Spannungen!!!

Ab einer gewissen Spannung kommt es zum Durchbruch:

Der Durchbruch ist reversibel, solange die thermische

Belastung begrenzt wird.


Weiter 4 8

Weiter 4.8

1. Der Lawinendurchbruch:

  • Das elektrische Feld ist soweit vergrößert, dass die Ladungs-

  • träger so stark beschleunigt werden, so dass durch Stöße

  • mit den Kristallatomen Elektron-/Loch-Paare erzeugt werden

  • können.

  • Es kann bei genügend hoher Sperrspannung eine

  • Kettenreaktion ausgelöst werden.


Weiter 4 81

Weiter 4.8

Eine Schaltung zur Spannungsstabilisierung:


Weiter 4 82

Weiter 4.8

2. Der Zener-Durchbruch:

  • tritt bei hochdotierten pn-Übergängen auf

  • Es kommt zum „Tunneln“

Durchbruch entsteht

früher als beim

Lawinendurchbruch.


Bungsaufgaben

Übungsaufgaben


Bonus informationen

Bonus-Informationen

  • Der pn-Übergang als Solarzelle

  • Bilder zur Bauelementen


Solarzelle

Solarzelle

Skizze:

Kennlinie


Bauelemente

Bauelemente

Bipolartransistor

MOS-Transistor

8-Lagen Kupfer


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