Halbleiterdioden. Grundlagen und Anwendung. Von Reinhold Paul. ü VEB VERLAG TECHNIK BERLIN
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1 Halbleiterdioden Grundlagen und Anwendung Von Reinhold Paul ü VEB VERLAG TECHNIK BERLIN
2 INHALTSVERZEICHNIS Schreibweise und Formelzeichen der wichtigsten Größen Grundeigenschaften von Festkörperbauelementen Grundfunktionen elektronischer Bauelemente Klassifizierungsgesichtspunkte der inneren Funktion elektronischer Bauelemente Grundeigenschaften der Halbleiterbauelemente aus applikativer Sicht. Kennwerte. Grundschaltungen Gleichstromverhalten (statische Kennwerte) Kleinsignalverhalten Impuls- und Schaltkennwerte Thermische Probleme Thermisch-elektrische Wechselwirkungen Betriebstemperatur und Verlustleistung Thermische Stabilität Stabilisierung Rauschen Quantitative Beschreibung der Rauschursachen* Rauschende Netzwerke Halbleiterphysikalisches Kompendium Elektronen im Festkörper. Bändertheorie Korpuskular- oder Bindungsmodell Wellenmechanik Trägerdichten im Leit- und Valenzband im thermodynamischen Gleichgewicht Verteilung der Elektronen und Löcher auf Leit- und Valenzband Potential. Folgerungen aus dem Bändermodell Transporteffekte Elektrische Transporterscheinungen. Drift- und Diffusionsstrom Weitere Transportmechanismen Nichtgleichgewichtsprozesse Quasi-Fermi-Niveau* Störungsprozesse Tunneleffekt Rekombination Lebensdauer 137 /
3 12 Inhaltsverzeichnis Grundgleichungen der inneren Elektronik Grundgleichungen Dichtestörungen in Halbleitergebieten Halbleiteroberfläche Poissonsche Gleichung. Feldstärke und Trägerdichte Elektronenaustritt aus Halbleiteroberflächen 156 Wiederholungsfragen Homo-pn-Übergang. Halbleiterdiode Sperrschicht im stromlosen Zustand Potential und Ladungsträgerverteilung. Diffusionsspannung Potentialverteilung in der Sperrschicht. Sperrschichtbreite Sperrschichtkapazität (Schottky-Kapazität) Strom-Spannungs-Kennlinie. Sperrschicht im Nichtgleichgewichtszustand Trägerdichten an den Sperrschichträndern Minoritätsdichteverlauf in den Bahngebieten Strom-Spannungs-Kennlinie pn-übergang mit inhomogen dotierten Bahngebieten* Bahnladung Abweichungen von der idealen Strom-Spannungs-Kennlinie Generation und Rekombination in der Sperrschicht Hochinjektionsverhalten* Spannungsdurchbruch durch innere Feldemission* Spannungsdurchbruch durch Lawinenvervielfachung Oberfiächendurchbruch* Frequenzverhalten Kleinsignal-Frequenzverhalten. Homogenes Bahngebiet : Kleinsignalersatzschaltung Schaltverhalten Physikalische Vorgänge Schaltverhalten mittels Ersatzschaltung* Ladungssteuertheorie Schaltzeitfaktor r 0 der Diode Diodenmodell für rechnergestützten Schaltungsentwurf Thermische Probleme Temperaturabhängigkeit der Kennlinie Thermische Stabilität Rauschen Physikalische Rauschursachen Rauschersatzschaltung Totales Rauschstromquadrat. Äquivalenter Rauschleitwert 270
4 Inhaltsverzeichnis Ausführungs- und Sonderformen von Dioden Bau- und Herstellungsformen Schaltdioden Z-Diode Varactordiode Sonderformen 285 Zusammenfassung 289 Wiederholungsfragen Hochdotierter pn-übergang. Tunneldiode Kennlinie Stromanteile Kennlinie Dynamische Kennwerte. Ersatzschaltung Dynamische Kennwerte und Ersatzschaltung Stabilität Rauschen* Sonderformen 311 Zusammenfassung 321 Wiederholungsfragen Metall-Halbleiter-Übergang Raumladungszone im stromlosen Zustand Potentialverteilung Ladung. Kapazität Stromfluß. Kennlinie Stromflußmechanismen Diffusionstheorie Diodentheorie Besondere Probleme* Mott-Kontakt* Raumladungsbegrenzter Strom* Elektronische Eigenschaften Statische Eigenschaften Dynamische Eigenschaften Minoritätsspeicherung Rauschen Einsatzgebiete und Bauelemente mit MS-Übergängen Einsatzgebiete Bauelemente mit MS-Übergängen 354 I
5 14 Inhaltsverzeichnis / Zusammenfassung 362 Wiederholungsfragen MIS-Übergang Idealer MIS-Zweipol Aussagen des Bändermodells MIS-Kapazität Realer MIS-Zweipol Kontaktspannung Oberflächenzustände Bauelemente zur Signalverarbeitung und -Wandlung Materialien MIS-Varactor Elektrolumineszenz-MIS-Diode Optischer MIS-Detektor MIS-Tunneldiode Oberflächenfeldbeeinflußter pn-übergang* Weitere MIS-Bauelemente MIS-Bauelemente zur Signalspeicherung MNOS-Struktur Floating-Gate-Struktur MAS-Anordnung Ladungsgekoppelte MIS-Strukturen 411 Zusammenfassung 420 Wiederholungsfragen 421 Anhang 423 A. Eigenschaften von Ge, Si und GaAs bei T= 300 K 423 B. Umrechnung englischer Längen- und Flächenmaße 424 C. Bezeichnungsschlüssel für Halbleiterbauelemente 424 D. Sperrschichtkapazität abrupter und linearer S-Übergänge 425 E. Nomogramm zur Ermittlung der Sperrschichtkapazität abrupter Si-Übergänge 425 F. Zusammenstellung wichtiger Vierpoleigenschaften 426 G. Dotierung von Halbleitergebieten. Störstellenprofile von pn-übergängen 426 Literaturverzeichnis 433 Sachwörterverzeichnis 449
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Wir wünschen Ihnen bei der Bearbeitung viel Erfolg!
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