German 15

Aktive elektronische Bauelemente: Aufbau, Struktur, by Leonhard Stiny

By Leonhard Stiny

Das Werk bietet ein umfangreiches Wissen über diskrete und integrierte Bauelemente der Halbleitertechnik. Beim Entwurf elektronischer Schaltungen sind gründliche Kenntnisse über eingesetzte Bauelemente erforderlich, um sowohl technisch als auch wirtschaftlich beste Lösungen zu finden und fehlerfreie Produkte zu realisieren. Als foundation werden die theoretischen und physikalischen Grundlagen der Halbleitertechnik vermittelt. Für alle Halbleiter-Bauelemente werden Aufbau, Wirkungsweise, Kenngrößen, Eigenschaften und Charakteristiken erläutert. Mögliche Anwendungen werden unter Bezug auf die Praxis aufgezeigt. Das Buch kann im Studium, in der Lehre sowie als Nachschlagewerk in der Praxis verwendet werden.

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Welche der beiden Möglichkeiten auftritt hängt von der Bandstruktur des Halbleiters ab. In diesem Zusammenhang unterscheidet man direkte und indirekte Halbleiter, womit eigentlich die Art der Rekombination gemeint ist. Die beiden unterschiedlichen Arten der Rekombination (der Übergänge von Elektronen aus dem Leitungsband in das Valenzband) können durch eine Betrachtung der Bandstruktur im Impulsraum erläutert werden. Hierzu werden einige Grundlagen der Festkörperphysik benötigt. 1 Quanten und Wellen Max Planck postulierte im Jahre 1900 in seiner Quantenhypothese, dass für eine Schwingung mit der Frequenz f nur diskrete Energiewerte möglich sind.

Somit sind für Si, Ge und GaAs alle Daten gegeben, um für eine bestimmte Temperatur zunächst die effektiven Zustandsdichten und dann die Eigenleitungsdichte (diese kann auch Abb. 18 entnommen werden) zu berechnen. 28 2 Grundlagen der Halbleiter Abb. 1 Berechnen Sie die Eigenleitungsdichte von Silizium bei T D 700 K. T / D ni D 6;3 1015 cm 3 Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass der Bandabstand der meisten Halbleiter mit zunehmender Temperatur abnimmt. 5 Eigenleitung Tab. 2 Parameter nach Gl. 26 für Ge, Si und GaAs 29 Material GaAs Si Ge Eg;0 (eV) 1,52 1,17 0,74 ˛ (eVK 2 ) 5;41 10 4 4;73 10 4 4;44 10 4 ˇ (K) 204 636 235 Die nur schwache Abhängigkeit der effektiven Massen mn und mp von der Temperatur wird bei der Berechnung der Eigenleitungsdichte ni (bzw.

Die Ionenimplantation ist auf eine oberflächennahe Dotierung beschränkt. Für Halbleiter aus vierwertigen Elementen wie Silizium oder Germanium werden zur Dotierung drei- bzw. fünfwertige Elemente verwendet. Dreiwertige Elemente sind z. B. Aluminium (Al), Bor (B), Indium (In) und Gallium (Ga). Beispiele für fünfwertige Elemente sind Phosphor (P), Arsen (As) und Antimon (Sb). Ein dreiwertiges Element stellt pro Dotierungsatom ein Valenzelektron zu wenig für die kovalente Bindung im Kristall zur Verfügung (Abb.

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