P-n-Übergang

Ein p-n-Übergang entsteht, wenn ein p-dotierter Halbleiter direkt mit einem n-dotierten Halbleiter verbunden wird. Er bildet die grundlegende Struktur vieler elektronischer Bauelemente, insbesondere der Diode.

Entstehung

Nach dem Kontakt von p- und n-Bereich wandern Elektronen vom n-Bereich in den p-Bereich und füllen dort vorhandene Löcher auf. In der Grenzregion bleiben unbewegliche, geladene Atome im Kristallgitter zurück, wodurch ein internes elektrisches Feld entsteht. Dieser ladungsträgerfreie Bereich wird als Sperrschicht (Raumladungszone) bezeichnet. „Ladungsträgerfrei“ bedeutet, dass in diesem Bereich keine frei beweglichen Elektronen oder Löcher vorhanden sind.

Sie entsteht, weil bewegliche Elektronen verschwinden und unbewegliche geladene Atome zurückbleiben.

Sperrschicht

In der Raumladungszone bildet sich ein internes elektrisches Feld, das den weiteren Ladungsträgerfluss hemmt. Dieses Feld verursacht eine Diffusionsspannung (auch Kontaktspannung genannt).

Durchlass- und Sperrrichtung

• Durchlassrichtung: Eine äußere Spannung verkleinert die Sperrschicht → Strom kann fließen.
• Sperrrichtung: Die Sperrschicht vergrößert sich → Stromfluss wird nahezu verhindert.

Bedeutung

Der p-n-Übergang ist die physikalische Grundlage für:

• Dioden
• Transistoren
• LEDs
• integrierte Schaltungen (ICs)