pn-Übergänge

Halbleiterbauelemente sind fUr technische Zwecke bestimmt. Zum Verstiindnis ihrer Wirkungsweise braucht man aber ein umfangreiches Arsenal physikalischer Begriffe und Tatbestiinde. Es ist also recht verstiindlich, daB die Anregung zu ei ner Vorlesung iiber Gleichrichter und Thyristoren aus einem Institut fUr ange wandte Physik kam. Diese Vorlesung habe ich dann im Winter 1977178 in Erlan gen gehalten. Das vorliegende Buch ist aus dem Vorlesungstext entstanden. Bereits die HersteIlungsprozesse des Ausgangsmaterials, der SiliziumkristaIle also, sind langwierig und kompliziert. Das gilt erst recht fUr die kompletten Bau elemente selbst, z. B. fUr Thyristoren. Ob es sich in einem konkreten Fall urn eine echte physikaIische Erscheinung oder "nur" urn einen "Dreckeffekt" handelt, ist hiiufig mit vemiinftigem Zeitaufwand kaum zu kliiren. DaB eine Ausbeute von 66% bei der HersteIlung schon als recht gutes Ergebnis gilt, spricht eine deutliche Sprache. So ist es verstiindlich, daB bei der Fertigung der Thyristoren eine mehr-, oft sogar vieljiihrige Erfahrung der betreffenden Ingenieure und Physiker eine entscheidende RoIle spielt. Bei der Entwicklung neuer Typen ist aber ein gutes Verstiindnis der physikaIi schen Grundlagen erforderlich. Zu einer solchen Vertrautheit mit den Grundbe griffen solI das vorliegende Buch fUhren. Uber eine wirklich quantitative Erfas sung der Prozesse in den Halbleiterbauelementen denke ich aber recht skeptisch. Deshalb liegt das Schwergewicht der folgenden Darstellung auf einer Kllirung der Begriffe und auf einer moglichst anschaulichen Schilderung der Vorgiinge.

Inhalt
Bezeichnungen und Symbole.- A Der einfache pn-Übergang.- 1 Der stromlose Zustand eines pn-Übergangs.- 2 Der stromdurchflossene pn-Übergang.- 3 Geringe Rekombination. Schwache Injektion.- 4 Kritische Betrachtung des Boltzmann-Gleichgewichts.- 5 Lange und kurze Bahngebiete. Ideale Elektroden.- B Die psn-Struktur. Sperrichtung.- 6 Grenzen der bisherigen Theorie.- 7 Wirkungsweise einer psn-Struktur. Spannungsabhängigkeit des Sperrstroms.- 8 Punchthrough und Breakdown.- 9 Raumladungswiderstand im Steilanstieg des Sperrstroms.- C Die pin-Struktur. Durchlaßrichtung.- 10 Die Strombeiträge der Ränder und des Mittelgebiets.- 11 Schwache Injektion in den Randgebieten.- 12 Starke Injektion in den Randgebieten.- 13 Rekombination nur im Mittelgebiet.- 14 Rekombination in der Mitte und in den Randgebieten.- 15 Die ambipolare Diffusion.- D Der Thyristor.- 16 Gesteuerte Gleichrichter (Thyristoren). Überblick.- 17 Einige Begriffe und Vorstellungen aus der Transistorphysik.- 18 Sperr-und Blockierspannung der Thyristoren.