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9. Vorlesung

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27.05.2003 - PowerPoint PPT Presentation


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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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Presentation Transcript
9 vorlesung
9. Vorlesung
  • Inhalt:
      • Rückblick 8. Vorlesung
      • Der Bipolartransistor
      • Übungsaufgaben

Dipl.-Phys. S. Paprotta

Tel.: 762-4218, [email protected]

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

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.

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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