Erstes Semester

Halbleiter

Desto heißer desto geringer ist der Widerstand
In der 4ten Hauptgruppe im Periodensystem
Halbleitermaterialien
- Silizium (häufigst verwendetes und 2tes Element in der Erdkruste)
- Germanium
Fragen zur Lernzielkontrolle aus dem Buch
- Erklären sie , welche Voraussetzungen zur Leitung von Elektrizität erforderlich sind.
  - es muss ein Metall oder Halbleiter sein kein Nichtleiter
- Beschreiben sie die Elektrizitätsleitung in Metallen wie z.B Kupfer
  - Freie Elektronen werden durch die angelegte Spannung negativen Pol abgestoßen und vom Positiven angezogen.
- Beschreiben sie die Atombindung von Halbleitern und wie es zur Elektrizitätsleitung kommen kann
  - Elektronengitter → durch Valenziabrücken verbunden → wenn eine Aufgebrochen entsteht ein Loch (pos) und ein freibewegliches Elektron (neg)
- Erklären sie eine n Leitung und wodurch sie hervorgerufen wird
  - Ersetzt eine bestimme Anzahl von Silizium Atomen mit Atomen, die 5 Außenelektronen (Arsen, Antimon) haben → ein freies Elektron → negative Ladung
- Erklären sie wie man in einem Halbleiter einen p Übergang erreicht
  - Dasselbe wie bei n nur statt einem Atom mit 5 eins mit 3 (Indium, Aluminium) und so hat man 1 Loch mehr als Elektronen und so eine Positive Ladung
- Beschreiben sie wie man mit Gleichspannung die Sperrschicht beeinflusst werden kann.
  - Pluspol an das p ende und den Minuspol and das n ende → je größer die Spannung desto größer die Sperrschicht
- Skizzieren sie die Kennlinie einer Halbleiterdiode und geben sie an, wodurch eine Diode zerstört werden kann.
  - Zu großer Durchlassstrom → thermische Zerstörung der Diode. In die Sperrichtung führt die Überschreitung der Durchbruchspannung UBR zu einem starken Ansteigen des Sperrstroms und ebensfalls zur Zerstörung der Diode
Mikroprozessor Herstellung
- Plasma
  - Sonderform der Gasförmigkeit
  - Aggregatszustand
  - benutzt im ics herzustellen
  - Amorph = Stoff, bei dem die Atome keine geordneten Strukturen, sondern ein unregelmäßiges Muster bilden
- Leiterverbindungen
  - Sputter
    - UHV = Ultrahochvakuum → wenige Fremdatome in einem Raum
    - physikalischer Vorgang → Atome aus einem Fremdkörper (Target) mit Beschuss von Edelgasen herausgelöst werden.
- UVEPROM
  - mit uv Licht können daten vom rom gelöscht werden um es neu Programieren zu können.
  - Ultravioletereasaybleprogrammablereadonlymemory
  - Rom = Readonlymemory
  - eprom = ereasableprogrammablereadonlymemory

2023-10-16

1mol = 6,022x10^23 Teilchen

bei Halbleitern wird bei steigender Temperatur expondentiell die Leitfähigkeit besser

Eigenleitung e+ … Elektronenlöcher, Defektelektronen e- … Elektronen

Dotieren: n → ein e- mehr haben als Löcher, damit neg geladen zb Phosphor als Fremdatom hinzufügen 1 Antimon zb auf 10^10 Si Atom um die Elektrische Eigenschaften zu ändern. Das Atom nennt man Donator. p → ein loch mehr als e-, damit pos geladen → Bor oder Aluminium → Akzeptor

e- in einem n Gebiet Majoritäts-Ladungsträger in p Minoritäts-Ladungsträger

Diode

Differentieller Widerstand rF = ΔUf/ΔIf SMD = Surface Mounted Device

Aufgaben zur Lzk ding und mit Energiebändern

Erklären die Wesenschaflichten Eigenschaften eines Halbleiters
- Zwischen den Leitungs und Valenzbänder ist eine Energielücke, aber die ist kleiner als bei Nichtleiter weil es ja noch leiten kann.
- so kommen leketronen vom leitungsband ins valezband → 2 verscheinde arten von leitungsträger zur verfügung
Erläutern sie den Begriff Defektelektronen.
- Elektronenlöcher im Valenzband
- todo
Erlären die das Temperaturverhalten der Eigenleitung
- je höher die Temperatur desto geringer ist der Widerstand
- durch die tempratur bewegung der einzelen atome werden elektronen in das leiter/Valenzband gehoben/gesenkt
Vorgang entstehung p Halbleiter
- fremdatom mit 3 Außenelektronen hinzufügen zb bhor Aluminium Akzeptor
n Halbleiter
- 5 außen e- antimon Phosphor Donator
pn vorraussetzung in Sperrichtung
- negativ gepolt
- Sperrschicht wird größer
pn vorraussetzungen in Durchlassrichtung
- spannung höher Durchbruchspannung
- positiv gepolt
Majoritätsträger
- e- im n Gebiet
Minoritätsträger
- e- im p Gebiet

Zettel

Erklären die Wesenschaflichten Eigenschaften eines Halbleiters
- bei höherer Temperatur → leiten besser → Bänder rücken näher zusammen weil die thermische Bewegung der Elektronen höher ist
- in Leitern sind die zsm → Elektronen wandern vom Valenz ins Leiterband → Strom fließt → bei Halbleitern passiert das wegen der temperaturbewegen bzw angelegte spannung
- 4te hauptgruppe si germanium
Erläutern sie den Begriff Defektelektronen.
- die e- die dazukommen/fehlen durch die dotierungs Elemente
Erlären die das Temperaturverhalten der Eigenleitung
- steht oben schon
n ding
- mehr e- als Löcher mit 5 außen e- zb Phosphor asen antimon → Donator
- durch e- Überschuss ist das energieneou des Dotierten e- höher(näher) beim Leitungsband → braucht weniger energie, dass es leitend wird
p ding
- mehr Löcher als e- → 3 Außen e- zb Bhor, Alluminium, Gallium
- Löcher Wandern gegen die Stromrichtung
pn vorrausetzungen betrieb in Sperrichtung
- negativ gepolt, Minoritätsträgerstrom
- Sperrschicht wird größer
- n bereich wird wegen pos spannung e- überschuss weniger + pol zieht e- → sperrschicht wird größer weil weniger strom drüberkommt
pn vorrausetzungen betrieb in Durchlassrichtung
- positiv gepolt
- von n bereich (- pol) nach p (+ pol) → mehr e- im p teil → sperrschicht kleiner strom fließt leichter
Majoritätsträger
- e- n Halbleiter
- Löcher im p Halbleiter
Minoritätsträger
- e- im p Halbleiter
- Löcher im n Halbleiter
Diode
- Eigenschaften
  - Kennlinie
  - max Sperrspannung URM
  - max Durchlassstrom IFM
  - max periodischer Spitzenstrom: IFRM
  - max zulässige Verlustleistung: Ptot
Wie ist eine Halbleiterdiode aufgebaut
Welche Eigenschaften hat die Durchlasskennlinie
- 0,7v si 0,3v Germanium Schwellspannung in Durchgangsrichtung dann Steile lineare Kennlinie
Was versteht man unter Durchbruch
- gegen Durchlassrichtung betrieben Spannung bei Diode bei der es nicht mehr Halten kann → Durchbruchspannung kaputt
Beschreiben Sie Strom und Spannungsverläufe bei EinwegGleichrichtschaltung
- Wenn Diode richtig Dimensioniert lässt nur eine Halbwelle durch → Wechselspannung zu Gleichspannung
Widerstand Dimensionieren
- RF = UF/IF
- rF = ΔUf/ΔIf
- Max Strom von Diodendatenblatt und Spannung von Spannungsquelle U = RxI
- Differentieller Widerstand Änderung vom Arbeitspunkt weg

Brückengleichstrom vieh

04.12.2023

Zener Diode

Zener Dioden sind Si Dioden aber anders Dotiert

Zener Effekt
- hängt von Dotierung ab
Lawineneffekt
SOA
- Safe Operating Area
- Pmax = URZ * Imax
- Bereich in dem man die Diode sicher betreiben kann ohne sie zu beschädigen/zerstören
Buch s190 5.4

18.12.2023

LZK Fragen s194

Erläutern Sie den Zener Effekt
1. Uz < 5V Temperaturkoefizeint α < 0
2. Mit steigender Temperatur sink die Kritische Feldstärke
Eklären Sie die Abkürzung SOA
1. Safe Operating Area → Leitungsbereich indem die Diode Sicher betrieben werden kann