Frage von xy121, 183

Elektronik pn-Übergang: Was ist mit Driftstrom und Diffusionsstrom gemeint?

Hallo! Die Frage steht oben. Ich habe es so verstanden:

Der Driftstrom ist ja von n-dotiert nach p-dotiert gerichtet, da die Atome im n-dotierten Bereich ein Elektron zu viel haben (5 Valenzelektronen), um diese Gitterstruktur auszubilden (durch kovalente Bindungen zu 8 Valenzelektronen).

Da zu Beginn dieses Prozesses eine elektrische Neutralität nach außen herrschte und nun vermehrt Elektronen von rechts nach links wandern, fehlen rechts die Elektronen und links sind zu viel (wenn man annimmt, dass links der p-dotierte Bereich ist). Es entsteht ein Feld. Links ist es negativ und rechts positiv geladen. Dies ist jetzt die Ursache für den Diffusionsstrom von links nach rechte. Elektronen werden ja vom Pluspol angezogen. Es findet ein Gleichgewicht statt. Was bedeutet dies? Und was genau ist mit der Grenzschicht gemeint und welcher Prozess läuft dort ab? Und ist die Erklärung überhaupt so korrekt? Danke!

Antwort
von pendler123, 132

Kann dir von der Literatur her nur das Buch von Herrn Göbel empfehlen. Nennt sich ,,Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik". Wenn du an einer Hochschule studierst, sollte das eigentlich vorhanden sein. Zählte zumindest bei uns zu den Standardwerken.

Bei der Diffusion von Ladungsträgern handelt es sich um einen Löcherstrom von mit Akzeptoren dotierten Gebiet in das mit Donatoren dotierten Gebiet. Die Elektronen wandern vom Gebiet mit Donatoren zu dem Gebiet mit Akzeptoren. Hierdurch bekommst du die Diffusionsspannung von typischerweise 0,7V für Si.

Dein Driftstrom wird durch das anlegen einer externen Spannung gezeugt. Falls man keine äußere Spannung angelegt hat, heben sich Drift und Diffusionsstrom auf.

Durch die Dotierung wird erst ein PN Übergang erzeugt. Wichtig ist, dass die positive und negative Raumladung immer in der Summe 0 ergeben müssen. Im Grund kann man sich auch merken, dass die Flächen der Raumladungszonen immer gleich groß sein müssen.

https://de.wikipedia.org/wiki/P-n-%C3%9Cbergang#/media/File:Pn-junction-equilibr...

In der Grafik siehst du den Unterschied deutlich.

Mit der Grenzschicht meinst du wahrscheinlich die Grenzen der RLZ. Innerhalb der RLZ befinden sich keine beweglichen Ladungsträger, d.h. es befinden sich nur die Dotierungen innerhalb der RLZ. Die Weite der RLZ hängt wiederrum von der jeweiligen Dotierung ab, da die Ladungen innerhalb der RLZ gleich groß sein müssen.

Kommentar von xy121 ,

die Rekombinationen finden also in der Grenzschicht, also in der Mitte zwischen p- und n-dotierten Bereich statt?

Antwort
von Daniel993, 89

Ich denke, du redest sicherlich von einer Diode. Bei einer Diode wächst die Grenzschicht, wenn der Strom in die verkehrte Richtung angelegt ist. Wenn der Strom richtig rum gepolt ist, kann Strom durchfließen, sofern genug Strom da ist, ansonsten bleibt da die Grenzschicht.

Die Grenzschicht tut das, was der Name sagt, sie hindert den Strom im extrinsischen Halbleiter, zu fließen.

Wenn genug Strom in richtiger Richtung fließt, so wird die Sperrschicht hauchdünn und es können Elektronen und Defektelektronen übertragen werden. Reicht dir das?^^

Expertenantwort
von realistir, Community-Experte für Elektronik, 67

mal unter uns ;-) So einen sinngemäßen Käse hatte ich mir früher auch mal angetan. Wozu muss ich heute diese Zusammenhänge und Erklärungsversuche verstehen? Bist du oder ich Chef von Infinion oder einem anderen Halbleiterhersteller-Werk?

Ich lachte damals schon über angebliche Löcherwanderungen in Halbleitern.
Dotierungen sind doch genauer betrachtet Verunreinigungen. ;-) Sinngemäß sorgen solche Verunreinigungen für Löcher im Mauerwerk. Siehste, jetzt wird wieder von Löchern geredet, und das ist keine Demonstration, oder Völkerwanderung, oder Bewegungen von Aktivisten, Demonstranten oder Parteigenossen.

Warum tust du dir solch unwichtigen Überlegungen an? Wichtig ist doch nur, dieses Halbleiterzeugs funktioniert, wenn man nach Lehrmeinung damit umgeht. Mich interessiert der interne Zusammenhang nicht mehr, nur dass es außen so funktioniert wie beabsichtigt.

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