Die Halbleiter

Von Gruppe 12

Die Halbleiter

Inhaltsverzeichnis:

Definition:

Eigenleitung - Fremdleitung:

Halbleiterwiderstände:

Halbleiterdiode:

Eigenschafen einer Halbleiterdiode:

Diodenkennlinie:

Verwendung von Halbleiterdioden:

Die Solarzelle:

Aufbau der Solarzelle:

Funktionsweise der Solarzelle:

S.1

S.2-3

S.4

S.5

S.6-7

S.8

S.9

S.10

S.11

S.12

Am 12. September 1958 präsentierte er ein erstes Exemplar einer funktionierenden Schaltung auf einem Halbleiter

Jack Kilby

Definition:

♛ Es gibt Leiter, Halbleiter und Nichtleiter

Beispiel:

Leiter: Halbleiter: Nichtleiter:

Silber
Kupfer

Silizium
Germanium

reiner Kohlenstoff bzw. Diamant
Glas

Silizium

Germanium

Diamant

Halbleiter sind Festkörper, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen Leitern (>10 4 S/cm) und der von Nichtleitern (<10 −8 S/cm) liegt und diese sich bei Temperaturschwankungen stark verändert.

Eigenleitung - Fremdleitung

Eigenleitung oder Fremdleitung bezeichnet die relativ geringe elektrische Leitfähigkeit undotierter (reiner) Halbleiter.

Materialien, bei denen die Eigenleitung der bestimmende Mechanismus für die Leitfähigkeit von elektrischem Strom ist, nennt man Eigenhalbleiter

Im Gegensatz dazu führen die Störstellen in dotierten Halbleitern (Störstellenleitern) zu einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, hier dominiert die Störstellenleitung.

Es ist nicht schlimm, wenn dir ein paar Wörter unbekannt sind. Klicke auf die Links, um sie dir erklären zu lassen.

Eigenleitung – Fremdleitung

Steigende Temperatur/Lichteinstrahlung

Elektronen lösen sich aus Bindungen => Frei bewegliches Leitungselektron

+ Loch bzw. Defektelektron entsteht

= Paarbildung >< Rekombination

= Elektron vereinigt sich mit Loch

Anlegen elektrischer Spannung an HL

elektrische Kräfte

Elektronen bewegen sich gegen Feldrichtung

=Elektronenstrom = n-Leitung

Elektronen rekombinieren und lösen sich immer wieder

Sie bewegen sich dabei zum Pluspol

Löcher "wandern" zum Minuspol = Löcherstrom = p-Leitung

Hier ist noch ein Video zu der Eigenleitung

Halbleiterwiderstände:

Erklärung:
Der Widerstand sinkt bei steigender Temperatur und steigt bei sinkender Temperatur oder umgekehrt, je nach dem ob es sich um einen Heißleiter- oder einen Kaltleiterwiderstand handelt.

Kaltleiter, auch PTC Widerstände genannt, erhöhen ihren Widerstand bei Erhöhung der Temperatur.

Heißleiter bzw. NTC Widerstände erhöhen ihren Widerstandswert bei niedrigen Temperaturen.

↔

Beispiele für:

Kaltleiter:
-Temperaturmessung
-Temperaturkompensation

Heißleiter:
-Motortemperaturfühler bei Kraftfahrzeugen
-früher auch in Heizkreisregelröhren

Als elektronische Bauteile sind Kaltleiter meistens aus halbleitenden, polykristallinen Keramiken gefertigt, die in einem bestimmten Temperaturbereich eine Sperrschicht an den Korngrenzen aufbauen

Zum Einsatz kommen mit Bindemitteln versetzte, gepresste oder gesinterte Metalloxide von Eisen, Kobalt, Kupfer, Mangan, Nickel oder Titan. In der Vergangenheit war auch die Herstellung der Heißleiter aus Urandioxid üblich.

Definition:

Halbleiterdiode:

Die Halbleiterdiode ist das Grundbauelement
In einer Halbleiterdiode wird der pn-Übergang abgebildet und dessen Funktionsweise als Bauelement genutzt.

Die Halbleiterdiode besteht aus einer p- und einer n-leitenden Schicht.
Die Schichten sind in einem Gehäuse miteinander verbunden und mit Anschlüssen versehen.

Wegen dem pn-Übergang ist eine Halbleiterdiode gepolt.
Ihre Haupteigenschaft ist, den Strom nur in eine Richtung durchzulassen d.h ihre Leitfähigkeit hängt hauptsächlich von der Polung ab.

Aufbau und Schaltzeichen:

Die Dreiecksspitze zeigt die technische Stromrichtung in Durchlassrichtung an.

Die Diode wird mit dem Plus-Pol an der Anode in Durchlassrichtung und mit dem Plus-Pol an der Kathode in Sperrrichtung betrieben.

Eigenschaften einer Halbleiterdiode:

Sperrschicht

befindet sich die p-Schicht am Pluspol und die n-Schicht am Minuspol.
Die Elektronen wandern bei der n-Schicht in die Grenzschicht und bei der p-Schicht wandern sie zum Pluspol.
Die Ladung wird mit steigender Spannung abgeschwächt und die Grenzschicht abgebaut.
angelegte Spannung
> Schwellenspannung
=> Stromfluss

Bei der Durchlassrichtung:

Leitungsband

Valenzband

Sperrrichtung

Durchlassrichtung