Techniklexikon

pn-Übergang

Engl. pn-junction. Halbleiterübergang zwischen einem p-Halbleiter und einem n-Halbleiter. Beiderseits der Grenzflächen eines pn-Ü. kommt es ohne anliegende Spannung zu einem gewissen Ausgleich der jeweiligen Majoritätsträger: ein Teil der Elektronen diffundiert aus dem n-Gebiet in das p-Gebiet, ein Teil der Defektelektronen (Löcher) in entgegengesetzter Richtung aus dem p-Gebiet ins n-Gebiet, wobei sie größtenteils durch Rekombination verschwinden. Die dadurch entstehenden Ladungen bauen eine Raumladungszone auf, die zu einer Sperrschicht führt. Diese Sperrschicht wird nach Anlegen einer Sperrspannung, d. h. Polung in Sperrichtung oder Rückwärtsrichtung (Minuspol an p-Gebiet), noch vergrößert. Es kann nur ein sehr geringer Strom fließen, der durch die jeweiligen Minoritätsträger bedingt ist (Sperrstrom). Entsprechend wird ein Sperrwiderstand definiert. Umgekehrt wird in Durchlaßrichtung oder Flußrichtung bzw. Vorwärtsrichtung (Minuspol an n-Gebiet) die Raumladungszone durch das entgegengesetzte äußere Feld abgebaut. Die beweglichen Ladungsträger werden nämlich hierbei bis in das nicht verarmte, jeweils gegenüberliegende Halbleiterbahngebiet getrieben. Oberhalb der sog. Schleusenspannung kommt es infolge Injektion zu einem erheblichen Majoritätsträgerstrom, der expo-nentiell mit der Spannung anwächst (Durchlaßstrom). Daraus resultiert ein Durchlaßwiderstand. In -s pn-Dioden werden oft abrupte pn-Ü. angestrebt, d. h., die Änderung der Dotierung soll möglichst so sprunghaft erfolgen, daß die Übergangsschicht beiderseits der Grenzfläche wesentlich dünner als die Sperrschicht ist (Gegensatz: graduierter oder allmählicher pn-Ü.). Bei einem symmetrischen pn-Ü. ist der Dotierungsgrad im p- und n-Gebiet gleich hoch (Gegensatz: unsymmetrischer pn-Ü.). Der pn-Ü. bildet das Grundelement aller diskreten und integrierten bipolaren Bauelemente ( Bipolartechnik) und kann als Homojunction oder Heterojunction aufgebaut sein.