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Board-AnsichtFlussspannung begrenzt: Halbleiterphysikalische Erklärung? (Bauelemente)
verfasst von Knut 
, 22.06.2011, 14:03 Uhr
Vielen Dank für eure Beiträge und die angegebenen Quellen!
Vielleicht finde ich darin eine Antwort. Ich möchte meine Frage außerdem noch etwas präzisieren.
Folgendes denke ich mir:
An einem p-n-Übergang ohne äußere Spannung liegt ein elektrisches Feld vor bzw. existiert eine Spannung, die Diffusionspannung. Diese entsteht als Folge der Diffusionsströme zwischen dem p- und dem n-dotierten Bereich, denn die durch die Diffusionsströme ionisierten Fremdatome erzeugen eine Raumladung. Das n-Gebiet enthält positive Ionen, das p-Gebiet negative. Der Feldstärkevektor zeigt also vom n- ins p-Gebiet. Diese Potentialbarriere wirkt den Diffusionsvorgängen entgegen, deshalb stellt sich ein Gleichgewicht ein. Im Bändermodell erkennt man die Barriere daran, dass die Bandkanten von Valenz- und Leitungsband im p-Gebiet gegenüber dem n-Gebiet angehoben sind. Die Elektronen befinden sich dort auf einem erhöhten Potential.
Lege ich nun eine Spannung in Durchlassrichtung an (Plus an p-Gebiet, Minus an n-Gebiet), so senke ich die Potentialbarriere um den Betrag der angelegten Spannung. Dadurch störe ich das Gleichgewicht und es kann wieder ein Diffusionsstrom fließen. Der Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung und dem nun wieder fließenden Strom ist durch die Diodenkennlinie im ersten Quadrant beschrieben. Offenbar kann ich die Potentialbarriere aber nur so weit senken, bis sie Null ist. Sie ist Null, wenn die außen angelegte Spannung die Diffusionsspannung vollständig kompensiert, ihr also betragsmäßig gleich ist. Offenbar kann sie nicht überkompensieren, und deshalb kann die Spannung an einer Diode eine bestimmte Spannung auch nicht überschreiten (bei Si ca. 0,6 V).
Folgende Frage* stellt sich nun:
Wenn obige Ausführungen stimmen, warum kann ich die Diffusionsspannung nicht überkompensieren? Was passiert, wenn ich die äußere Spannung weiter erhöhe? Was passiert mit den Energieniveaus und was mit den Ladungsträgern?
*Das ist nach meinem Verständnis die halbleiterphysikalische Formulierung meiner eingangs gestellten Frage.
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