• Beim n-Kanal MOSFET erfolgt der Stromtransport durch Elektronen, da die Leitung im n-Kanal durch eine Anreicherung freier Elektronen entsteht.
• Majoritätsladungsträger sind Elektronen, daher ist auch “Majoritäten” eine korrekte Antwort.
Antwort: Minoritäten (Elektronen)
• Beim pnp-Transistor ist die Basis vom Typ n, daher sind die Minoritätsladungsträger Elektronen, die für den Hauptstromfluss durch die Basis verantwortlich sind.
• Majoritätsladungsträger wären in der Basis Löcher, diese sind aber nicht für den Stromtransport durch die Basis entscheidend.
Ein Diffusionstransistor (häufig ein bipolarer Transistor) basiert auf dem Diffusionsprozess der Ladungsträger zwischen den Regionen.
Merkmale:
1. Ladungsträgertransport durch Diffusion:
• Die Hauptstromleitung erfolgt durch Diffusion der Minoritätsladungsträger zwischen Emitter und Kollektor.
2. Drei Halbleiterschichten (npn oder pnp):
• Besteht aus Emitter, Basis und Kollektor mit jeweils alternierender Dotierung (n- oder p-Typ).
3. Dünne Basisregion:
• Die Basis ist sehr dünn, sodass Elektronen oder Löcher nicht rekombinieren, sondern weiter zum Kollektor diffundieren.
4. Steuerung durch Basisstrom:
• Ein kleiner Basisstrom steuert einen großen Kollektorstrom.
5. Verwendung in Verstärkerschaltungen:
• Diffusionstransistoren sind oft in Analogverstärkern oder als Schaltelemente in digitalen Schaltungen zu finden.
Wodurch kommt es in einem Halbleiter zur Eigenleitung? Nennen Sie zwei Möglichkeiten!
1. Erwärmung des Halbleiters → Thermische Anregung von Elektronen
2. Lichteinwirkung (Photonenabsorption) → Optische Anregung von Elektronen
Welche Ladungsträgerart ist in der Basis des Bipolartransistors für den Kollektorstrom verantwortlich (Minoritäten, Majoritäten)?
Welche Ladungsträger (Löcher, Elektronen) sind das im Fall eines pnp-Bipolartransistors?
Unter welchen Bedingungen bzgl. U_{BE} und U_{BC} arbeitet ein pnp-Transistor im Inversbetrieb?
Ein pnp-Transistor arbeitet im Inversbetrieb, wenn:
U_BE < 0 und U_BC > 0
Bereich 3: Eigenleitung
Bereich 2: Störstellenerschöpfung
Bereich 1: Störstellenreserve
Eigenleitung:
• Bei hohen Temperaturen reicht die thermische Energie aus, um Elektronen aus dem Valenzband ins Leitungsband zu heben.
• Es entstehen Elektron-Loch-Paare durch Eigenleitung, wodurch die intrinsische Leitfähigkeit dominiert.
• Die Leitfähigkeit steigt exponentiell an.
Störstellenerschöpfung:
• Bei mittleren Temperaturen sind alle Dotierungsatome ionisiert, aber es entstehen keine zusätzlichen freien Ladungsträger.
• Die Leitfähigkeit bleibt weitgehend konstant, da keine zusätzlichen Elektronen-Loch-Paare erzeugt werden.
Störstellenreserve
• Bei niedrigen Temperaturen sind nicht alle Dotierungsatome ionisiert.
• Die thermische Energie reicht nicht aus, um alle Elektronen von den Donatoren (bei n-Halbleitern) oder Löcher von den Akzeptoren (bei p-Halbleitern) freizusetzen.
• Die Leitfähigkeit ist niedrig, weil nur wenige Ladungsträger verfügbar sind.
///Noch einmal anschauen///
Wodurch entsteht im Halbleiter definierte Störstellenleitung? Nennen Sie ein Beispiel dafür und geben Sie die Leitungsart des Halbleiters an!
• Störstellenleitung entsteht durch gezielte Dotierung mit Fremdatomen.
• Beispiel: n-dotiertes Silizium mit Phosphor.
• Leitungsart: n-Typ → Elektronenleitung / p-Typ → Löcherleitung.
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