Transistoren, einfuehrung

Disponible uniquement sur Etudier
  • Pages : 6 (1418 mots )
  • Téléchargement(s) : 0
  • Publié le : 9 août 2009
Lire le document complet
Aperçu du document
1. Einführung in das Fachgebiet

1.1 Erfindung des Transistors

In den späten vierziger Jahren und als Ergebnis längerer Forschungen wurde in den Bell Laboratories der Transistor (Übergangswiderstand) entwickelt, der die physikalischen Eigenschaften eines Halbleiters nutzt und die Vakuumröhren ersetzte.
Diese waren zerbrechlich, nahmen viel Platz in Anspruch und brauchten Aufwärmzeiteneher die Geräte, die sie betrieben funktionierten.
Diese Erfindung, für die die Entwickler John Bardeen, Walter Brattain und William Shockley 1956 den Nobelpreis erhielten, ist der Grundbauteil, ohne den kaum ein wichtiges elektronisches Gerät vorstellbar wäre - von E-Gitarren und digitalen Uhren über Computer bis hin zu Mondraketen.

1.2 Stoffe und elektrische Leitfähigkeit

Stoffe weisen jenach Atomarstruktur unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten auf.
Daher lassen sie sich in drei Kategorien unterordnen:

1.2.1 Nichtleiter sind Stoffe, die wegen ihrer Atomarstruktur nicht in der Lage sind, elektrischen Strom zu leiten, da sie nicht oder kaum über freie Elektronen (1.1.2.4.1.1) verfügen.

1.2.2 Leiter sind Materialien ( Metalle), die freie Elektronen für die elektrischeLeitung besitzen.

1.2.3 Halbleiter sind Kristalle mit Valenzelektronen (1.1.2.1.1.4.1), die sich durch
thermische oder optische Energiezufuhr von ihren atomaren Verbindungen lösen um dann die elektrische Leitung zu gewährleisten. Diese Eigenschaft der Halbleiter nimmt mit der Temperatur zu. Bei tiefen Temperaturen sind diese Kristalle nichtleitend.

1.3 Leitungsmechanismus in denHalbleitern

1.3.1 Bändermodell
Das Bändermodell veranschaulicht die erlaubten Energiezustände eines Elektrons innerhalb eines Atoms (1.1.2.1.1.6) und erklärt u.a. den Mechanismus der Leitung in einem Halbleiter.

1.3.2 Valenz-, Leitungs- und Verbotenes Band
Im Valenzband befinden sich Bindungselektronen, die durch Energiezufuhr durch das verbotene Band in das Leitungsband gelangen. Dort könnensie sich frei bewegen und zum Stromfluss beitragen.

1.3.3 Elektron und Loch
Ein Elektron das sich von einer Bindung im Valenzband löst hinterlässt eine Lücke mit einer positiven Ladung. Diese Stelle wird dann von einem benachbarten Valenzelektron besetzt, das wiederum eine Lücke oder ein Loch hinterlässt. Dieser Vorgang setzt sich fort und es erscheint eine fiktive Bewegung eines Loches – einerfiktiven positiven Ladung - im Kristallgitter. Daher spricht man, im Gegensatz zum Feldeffekttransistor – auch unipolar genannt -, von zwei Arten Ladungsträgern (1.1.2.4.1), die bei einem Bipolartransistor (1.2.1) zum Stromfluss beitragen, im Gegensatz zum Feldeffekttransistor – auch unipolar genannt -, der nur eine Art Ladungsträger einsetzt.

1.4 Dotierung

1.4.1 Eigenhalbleiter sindreine Halbleiterkristalle. Die elektrische Leitfähigkeit erfolgt nur durch intrinsische Eigenschaften des Kristalls.

1.4.2 Störstellenhalbleiter sind Halbleiter, die durch Dotierung (1.3.2)
Verunreinigungen, die zur elektrischen Leitung beitragen, enthalten. Diese Dotierung erfolgt durch Hinzufügen von Fremdatomen, dieje nach der Anzahl ihrer Valenzelektronen - 3 oder 5 – als Akzeptoren (1.1.2.1.1.6.2) oder Donatoren (1.1.2.1.1.6.1) bezeichnet werden.

1.5 Der pn-Übergang

1.5.1 Der Übergang besteht aus zwei nebeneinander liegenden, unterschiedlich dotierten Kristallbereichen. Eine Seite ist dann n-leitend, während die andere p-leitend ist. Der so konfigurierte Kristall besitzt nun asymmetrischeLeitungseigenschaften. Dies bedeutet, dass die Stärke des durchfließenden Stroms im Halbleiter beim Anlegen einer Spannung, je nach Polarität, in einer Richtung klein, in Gegenrichtung groß ist.

1.5.2 Die Sperrschicht

Auf beiden Seiten der Grenze des Überganges bilden sich Raumladungen, die nach der Diffusion (1.1.3.16) nicht unbegrenzt weiter wachsen können. Die negative Ladung in der p-Zone...
tracking img