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9. Vorlesung

9. Vorlesung. Inhalt: Rückblick 8. Vorlesung Der Bipolartransistor Übungsaufgaben. Dipl.-Phys. S. Paprotta Tel.: 762-4218, paprotta@ihw.uni-hannover.de. 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

  1. 9. Vorlesung • Inhalt: • Rückblick 8. Vorlesung • Der Bipolartransistor • Übungsaufgaben Dipl.-Phys. S. Paprotta Tel.: 762-4218, paprotta@ihw.uni-hannover.de

  2. 4.2 Der pn-Übergang in Flusspolung - + n n p

  3. Weiter 4.2 Injektion von Majoritäts- träger auf die gegenüber liegende Seite Veränderung des Potenzials durch die äußere Spannung In Flusspolung

  4. Weiter 4.2 pn-Übergang in Flusspolung (Bild ist aus Pierret entnommen)

  5. Weiter 4.2 Überlegungen zum Gesamtstrom in der pn-Diode

  6. Weiter 4.2 Ideale Dioden-Gl. Schockley-Gl.

  7. Weiter 4.2 Diodenströme in Abhängigkeit verschiedener HL

  8. Weiter 4.2 Kurze Diode: Der Abstand der RLZ zu den Kontakten ist viel kleiner als die Diffusionslänge.

  9. Weiter 4.2 In einer kurzen Diode findet keine Rekombination bis zwischen RLZ und Kontakt statt. l – Abstand zu den Kontakten

  10. Weiter 4.2 Gesamtstrom: idealer Diodenstrom + Rekombinationsstrom Empirische Formel: J0 und h sind dabei anzupassende Parameter. h liegt immer zwischen 1 und 2; „Idealitätsfaktor“.

  11. Weiter 4.2 Beispiele für verschiede Idealitätsfaktoren

  12. 4.3 Die pn-Diode in Sperrrichtung - + n n p

  13. Weiter 4.3 Banddiagramm in Sperrrichtung Kennlinie Entnommen aus Pierret

  14. Weiter 4.3 Sperrstrom:

  15. 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

  16. 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“

  17. Weiter 4.5 Reaktion der RLZ auf eine kleine Erhöhung der Spannung Größe der Verarmungs- kapazität in Abhängigkeit der äußeren Spannung

  18. Weiter 4.5 Berechnung der Verarmungskapazität Plattenkondensator-Näherung: Divergiert, wenn V gegen V0 strebt. (Niedriginjektion V kleiner als V0. Spannungsabhängige Kapazität – Varaktor)

  19. 4.6 Die Diffusionskapazität • überwiegt in Flussrichtung • ist nur in Flussrichtung relevant

  20. Weiter 4.6 Berechnung der Diffusionskapazität: Definition Aufstellen der Ladung Ausdruck für die Ladung

  21. Weiter 4.6 Ausdruck für die Diffusionskapazität:

  22. 4.7 Das Kleinsignalmodell der Diode Definition Kleinsignalwiderstand und –leitwert: Zusammenhang: Leitwert - Diffusionskapazität

  23. Weiter 4.7 Graphische Verdeutlichung von rd und gd

  24. Weiter 4.7 Was bedeutet Kleinsignal? dV < kT/q

  25. Weiter 4.7 Die beiden Kapazitäten entsprechen einer komplexen Impedanz: Es fließen zwei Ströme durch die Diode:

  26. 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.

  27. 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.

  28. Weiter 4.8 Eine Schaltung zur Spannungsstabilisierung:

  29. Weiter 4.8 2. Der Zener-Durchbruch: • tritt bei hochdotierten pn-Übergängen auf • Es kommt zum „Tunneln“ Durchbruch entsteht früher als beim Lawinendurchbruch.

  30. Übungsaufgaben

  31. Bonus-Informationen • Der pn-Übergang als Solarzelle • Bilder zur Bauelementen

  32. Solarzelle Skizze: Kennlinie

  33. Bauelemente Bipolartransistor MOS-Transistor 8-Lagen Kupfer

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