Halbleiterbauelemente

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1 Halbleiterbauelemente Von Dr.-Ing. Karl-Heinz Löcherer Professor an der Universität Hannover M 1 Mit 330 Biläern, 11 Tafeln und 36 Beispielen B. G. Teubner Stuttgart 1992

2 Inhalt 1 Übergänge zwischen Halbleitern, Metallen und Isolatoren 1.1 Der' einfache pn-übergang Der stromlose idealisierte pn-übergang Der gleichstromdurchflossene idealisierte pn-übergang Die Strom-Spannungs-Charakteristik Die Temperaturabhängigkeit Abweichungen bei realen pn-übergängen Generation und Rekombination in der Raumladungszone Oberflächenrekombination Verhalten bei großen Strömen Durchbruchserscheinungen Der wechselstromdurchflossene pn-übergang Kleinsignalverhalten Großsignalverhalten 1.2 Der pin- und psn-übergang Die stationäre Strom-Spannungs-Charakteristik Der wechselstromdurchflossene Übergang Kleinsignalverhalten Großsignalverhalten 1.3 Der Metall-Halbleiter-Übergang Verarmungs-und Anreicherungs-Randschichten Der gleichstromdurchflossene Schottky-Übergang Der wechselstromdurchflossene Schottky-Übergang Der Metall-Isolätor-Halbleiter-Übergang Bändermodell und Kapazität der idealen MIS-Struktur. V Korrekturen für reale MIS-Strukturen 88 2 Dioden 2.1 Gleichrichter- und Mischdioden Punktkontakt-Dioden. Spitzendiode. Golddrahtdiode Die Rückwärtsdiode 103

3 VIII Inhalt Die Schottky-Diode Leistungsgleichrichter Z-Dioden Schaltdioden Varaktordioden Sperrschicht-Varaktoren Speicher-Varaktoren MIS-Varaktoren Die pin-diode als HF-Varistor und -Schalter Aktive Mikrowellen-Dioden Die Lawinen-Laufzeit-Diode Die Baritt-Diode Das Gunn-Element Die Tunneldiode 194 J. 2.7 Lichtempfindliche Dioden Empfangsdioden Die Photodiode Die Lawinen-Photodiode Das Photoelement Sendedioden Lumineszenzdioden Laserdioden 3 Feldeffekt-Transistoren 3.1 Das Funktionsprinzip. Typenübersicht Der FET mit nicht-isolierender Steuerelektrode (NIGFET) Der Aufbau des inneren Transistors Der gleichstromdurchflossene innere Transistor Die Strom-Spannungs-Charakteristik Kennlinienfelder, Kenngrößen für den dynamischen Betrieb und Kleinsignal-Ersatzschaltung Die Temperaturabhängigkeit des Drainstromes Korrekturen für reale pn- und MES-FETs. Der praktische Arbeitsbereich 285

4 Inhalt IX Sonderbauformen Der NIGFET mit Substratsteuerung Der NIG- FET mit zwei Gates (Dual-Gate FET, Tetrode) Der MESFET mit verbesserten HF-Eigenschaften 3.3 Der FET mit isolierender Steuerelektrode (IGFET) Der Aufbau des inneren Transistors. Selbstsperrender und selbstleitender Typ Der gleichstromdurchflossene innere Transistor Die Strom-Spannungs-Charakteristik Kennlinienfelder und dynamische Kenngrößen Die Temperaturabhängigkeit des Drainstromes Korrekturen für reale IGFETs. Vorsichtsmaßnahmen Sonderbauformen Der IGFET mit Substratsteuerung Der IGFET mit zwei Gates (Dual-Gate MOS-FET, Tetrode) Der MOS-Leistungstransistor 4 Bipolartransistoren 4.1 Das Funktionsprinzip. Typenübersicht Der Aufbau des inneren Transistors Der gleichstromdurchflossene innere Transistor Ladungsträgerverteilung und Potentialverlauf im Transistor mit homogen dotierter Basis Die Strom-Spannungs-Charakteristiken Die drei Schaltungsarten Kenngrößen-für den stationären Betrieb Kennlinienfelder Kenngrößen für den dynamischen Betrieb und Kleinsignal-Ersatzschaltung Die Temperaturabhängigkeit des Kollektorstromes 4.4 Korrekturen für reale Transistoren Der praktische Arbeitsbereich Sonderbauformen Der Hetero-Bipolartransistor (HBT) Der Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) Der Permeable-Base Transistor (PBT) 368

5 X Inhalt 5 Thyristoren 5.1 Strom-Spannungs-Beziehungen für Vierschichtstrukturen Thyristor-Dioden Die rückwärtssperrende Diode Die bidirektionale Diode (Diac) Thyristor-Trioden Die rückwärtssperrende Thyristor-Triode (Thyristor) Vom Thyristor abgeleitete Bauelemente Thyristor-Tetroden 406 Anhang 1 Ergänzende Bücher und Tabellenwerke Physikalische Konstanten v-> Formelzeichen Erläuterungen wichtiger Begriffe 413 Sachverzeichnis 420 Hinweise auf DIN-Normen in diesem Werk entsprechen dem Stand der Normung bei Abschluß des Manuskriptes. Maßgebend sind die jeweils neuesten Ausgaben der Normblätter des DIN Deutsches Institut für Normung e.v. im Format A4, die durch die Beuth-Verlag GmbH, Berlin und Köln, zu beziehen sind. - Sinngemäß gilt das gleiche für alle in diesem Buche angezogenen amtlichen Richtlinien, Bestimmungen, Verordnungen usw.