50Ω Lernplattform für Amateurfunk

Lösungsweg: AB108

Frage: Das folgende Bild zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Halbleiterdiode. Wie entsteht die Sperrschicht?

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung eines PN-Übergangs einer Halbleiterdiode mit markierten Ladungen und einem dunklen Bereich in der Mitte, darunter Schaltzeichen einer Diode

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt die schematische Darstellung eines PN-Übergangs einer Halbleiterdiode. Ein langes, horizontales Rechteck ist in drei Flächen eingeteilt. Links sind in zwei Reihen jeweils vier kleine Kreise mit Pluszeichen („+“) eingezeichnet, darüber der Buchstabe „P“. Rechts gibt es zwei Reihen mit jeweils vier kleinen Kreisen mit Minuszeichen („–“), darüber der Buchstabe „N“. In der Mitte befindet sich ein rechteckiger, dunkler Bereich. Unterhalb dieses Bereichs ist das Schaltzeichen für eine Diode zu sehen: ein nach rechts zeigendes Dreieck mit einem vertikalen Strich an der Spitze.

Lösung: An der Grenzschicht wandern Elektronen aus dem N-Teil in den P-Teil. Dadurch wird auf der N-Seite der Elektronenüberschuss teilweise abgebaut, auf der P-Seite der Elektronenmangel teilweise neutralisiert. Es bildet sich auf beiden Seiten der Grenzfläche eine isolierende Schicht.

An der Grenzschicht eines PN-Übergangs diffundieren freie Elektronen aus dem n-leitenden Bereich in den p-leitenden Bereich. Dort rekombinieren sie mit den vorhandenen Elektronenlöchern.

Dadurch wird der Elektronenüberschuss auf der n-Seite sowie der Elektronenmangel auf der p-Seite teilweise ausgeglichen. In der Grenzschicht bleiben fest gebundene Ladungen zurück, wodurch sich eine ladungsträgerarme Sperrschicht bildet. Diese wirkt isolierend und verhindert zunächst einen weiteren Ladungstransport.