Warum entsteht eine Sperrschicht in der Diode?
3 Antworten
Wenn ein p-dotierter Bereich an einen n-dotierten Bereich grenzt (wie beim klassischen pn-Übergang), dann führt dieses Ungleichgewicht der Ladungsträger-Konzentration dazu, dass sich die Konzentrationen ausgleichen möchten (durch "Diffusion"). Dieser "Diffusionsdruck" führt dann dazu, dass negative Ladungsträger (Elektronen) vom n- in den p-Bereich wandern (diffundieren).
Dabei werden also die "Löcher" im p-Bereich aufgefüllt und der Überschuß an Elektronen im n-Bereich wird abgebaut. Damit sind im engeren Bereich um die Trennstelle dann keine freien Ladungsträger mehr verfügbar. Das bildet dann die sog. Sperrschicht.
Dieser Vorgang (ohne äußere Spannung) kommt alleine zum Stillstand, da sich durch diese Ladungsträger-Wanderung im Bereich der Grenzschicht eine Spannung aufbaut (Diffusionsspannung), die dem Diffusions-Bestreben der Elektronen entgegengesetzt ist und den Vorgang stoppt.
Dieser Gleichgewichtszustand stellt sich bei Silizium-Dioden ungefähr bei 0.6..0,7 Volt ein (abhängig von Dotierung) und muss erst einmal überwunden werden, wenn beim Anlegen einer äußeren Spannung ein merklicher Strom fließen soll.
Eine Sperrschicht entsteht, wenn keine freien Ladungsträger verfügbar sind. Eine Diode besteht aus 2 Teilen, dem n-dotierten Bereich mit Elektronen als freien Ladungsträgern und dem p-dotierten Bereich mit Löchern als "freien Ladungsträgern". Ist die Diode in Sperrrichtung, sind im mittleren Bereich weder Elektronen (im n-Gebiet), noch freie Löcher (im p-Gebiet) vorhanden.
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