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PN-junction

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In einem Siliziumkristall, in das man Phosphor oder Arsen dotiert, gibt es Löcher im Valenzband. Elektronen können also von links nach rechts fließen wie die Löcher von rechts nach links hüpfen. So funktioniert der Ladungstransport in einem P-Halbleiter. Der Ladungstransport ist in beide Richtungen möglich. Man kann in das Siliziumkristall Arsen dotieren, die ein zusätzliches auch Atome wie Phosphor oder Elektron nahe des Leitungsbandes haben. Diese Elektronen können sich im
Kristall frei bewegen. Zum Teil
fallen sie in Defektlöcher im Kristall. Dies nennt man Kompensation.
Im N-Halbleiter funktioniert der Ladungstransport
über diese zusätzlichen Elektronen nahe
des Leitungsbandes. Ihre Bewegung richtet sich nach dem elektrischen Feld, also der angelegten Spannung. Wir betrachten nun die Kombination aus einem N- und einem P-Halbleiter.
Einige Elektronen fallen in die angrenzenden Löcher. So entsteht eine Raumladungszone, die weiteren Elektronen den Durchweg versperrt. Legen wir rechts die positive Spannung an, dann saugen wir die Elektronen ab
und die Grenzschicht verarmt an Ladungsträgern. es kann kein weiterer Strom mehr fließen. Umgekehrt kann ein Strom fließen. Links entstehen
immer neue Löcher, die an die Grenzschicht wandern und dort
von den Elektronen gefüllt werden,
die von rechts kommen. Drehen wir die Spannung um, dann verarmt die Grenzschicht wieder an
Ladungsträgern. Nur wenn wir in der Grenzschicht ein Elektron aus
dem Kristall herausschlagen, kann dieses abfließen, was einen kleinen Stromstoß bewirkt. In Durchlassrichtung kommen die neuen Löcher aber von alleine. Ebenso die Elektronen. In Sperrrichtung nicht. Nur, wenn durch ein Lichtquant ein Elektron ausgelöst wird, gibt es einen kurzen Stromstoß. Durchlassrichtung - Sperrrichtung. In Sperrrichtung gepolt ist der PN-Übergang also ein Fotodetektor.
Conduction band
Electron
Direction (geometry)
p-Halbleiter
Electric current
Locher
Valence band
Atom
Electronics technician
Meeting/Interview
Meeting/Interview
Cell (biology)
Electric current
n-Halbleiter
Electronics technician
Conduction band
Meeting/Interview
p-Halbleiter
Electric field
Locher
Depletion region
Electronics technician
Grenzschicht
Meeting/Interview
Fließen
Ladungsträger
Locher
Meeting/Interview
Universe
Electronics technician
Grenzschicht
Turning
Electron
Ladungsträger
Transparent-leitendes Oxid
Numerical control
Computer animation
pn-Übergang
Electron
Photon
Locher
Photodetector
Electronics technician

Metadata

Formal Metadata

Title PN-junction
Alternative Title pn-Übergang
Author Heusler, Stefan
License CC Attribution - NonCommercial - NoDerivatives 3.0 Germany:
You are free to use, copy, distribute and transmit the work or content in unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor.
DOI 10.3203/IWF/C-7055
IWF Signature C 7055
Publisher IWF (Göttingen)
Release Date 2004
Language German
Producer Stefan Heusler, Arts of Science
Production Year 1999

Technical Metadata

IWF Technical Data Video-Clip ; F, 4 min 44 sec

Content Metadata

Subject Area Physics
Abstract Das Funktionsprinzip der Photodiode, der Ladungstransport in P- und N-Halbleitern und deren Kombination, wird durch eine Animation (Eier für Elektronen) erläutert.
The principle of the photodiode, the transport of charge in P- and N-semiconductors, is discussed by means of animations (eggs representing electrons).
Keywords Kompensation
Quanten
Spannung
Atome
Photodiode
Halbleiter
Elektronen
Ladungstransport
elektrische Ladung
Ladung, elektrische
electric charge
transport of charge
electrons
semiconductor
photodiode
atoms
tension
quantum
compensation

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