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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.
Atom
Locher
Leitungsband
Elektron
Ladungstransport
Kitt
Valenzband
p-Halbleiter
Elektronikerin
Richtung
Besprechung/Interview
Besprechung/Interview
Ladungstransport
Elektronikerin
n-Halbleiter
Locher
Leitungsband
Besprechung/Interview
Elektronikerin
p-Halbleiter
Besprechung/Interview
Ladungsträger
Grenzschicht
Fließen
Besprechung/Interview
Elektronikerin
Drehen
Elektron
Ladungsträger
Grenzschicht
Photodetektor
Locher
Elektron
pn-Übergang
Elektronikerin
Photon
Computeranimation

Metadaten

Formale Metadaten

Titel PN-junction
Alternativer Titel pn-Übergang
Autor Heusler, Stefan
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - keine Bearbeitung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt in unveränderter Form zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.3203/IWF/C-7055
IWF-Signatur C 7055
Herausgeber IWF (Göttingen)
Erscheinungsjahr 2004
Sprache Deutsch
Produzent Stefan Heusler, Arts of Science
Produktionsjahr 1999

Technische Metadaten

IWF-Filmdaten Video-Clip ; F, 4 min 44 sec

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik
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).
Schlagwörter 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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