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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Halbleiter nehmen eine Zwischenstellung ein. Ihr Bandabstand ist geringer als der von Isolatoren, und die Ausläufer der Fermi-Funktion bewirken, dass im Leitungsband einige Elektronen, im Valenzband einige freie Plätze vorhanden sind und mäßige Stromleitung in beiden Bändern stattfindet. Prinzipiell kann die Lage des Fermi-Niveaus entweder durch Manipulation am Material selber geändert werden, z. B. durch gezielten Einbau von Verunreinigungsatomen (Dotieren) oder, im Nichtgleichgewicht, z. B. durch Anlegen einer äußeren Spannung (Diode, Transistor), durch Einprägen eines elektrischen Feldes (Feldeffekttransistor) oder durch Lichteinstrahlung (Fotowiderstand, Solarzelle).

Die möglichen Energiewerte, die die beiden Atome annehmen können, liegen auf der gleichen Höhe wie bei einem einzelnen Atom. Bringt man die beiden Atome näher zusammen, so überlappen sich die Elektronenbahnen und beide Atome treten miteinander in Wechselwirkung (Abb. 11). Dies bewirkt – ähnlich wie bei gekoppelten Resonatoren – eine Abb. 3 Aufbau der Atome 15 Aufspaltung der möglichen Energieniveaus, die umso stärker ist, je größer die Kopplung, d. h. je geringer der Abstand zwischen den beiden Atomen ist.

Sekundäre Bindungstypen sind die Van-der-Waals-Bindung und die Wasserstoffbrückenbindung, sie beruhen auf einer Dipolwechselwirkung, es sind schwache Bindungen. In der Halbleitertechnik spielt die Elektronenpaarbindung (Atombindung, kovalente Bindung, homöopolare Bindung) eine sehr wichtige Rolle. Bei der Elektronenpaarbindung „teilen“ Atome ihre Valenzelektronen mit Nachbaratomen. Je ein Elektron des einen Atoms vereinigt sich mit einem Elektron des anderen Atoms in einer Weise, dass beide Elektronen statistisch betrachtet zu beiden Elektronenhüllen gehören.

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