PN-Übergang

Die Halbleiterdiode ist aus zwei miteinander verbundenen Schichten aufgebaut. Diese Schichten bestehen aus verschieden dotiertem Halbleitermaterial.

Im folgenden Bild wird die vereinfachte Darstellung eines positiv- und negativ-dotierten Siliciumwerkstoffes dargestellt.

dotierter P- und N-Leiter

In der P-Schicht befinden sich die positiven Ladungsträger, auch Löcher genannt. In der N-Schicht die negativ geladenen Elektronen.

Um die Funktion des PN-Übergangs besser erklären zu können, stellen wir uns die beiden Schichten zusammengefügt vor.


Diffusion von Ladungsträgern


Wie du schon weißt, bleibt das negativ- und positiv-dotierte Halbleitermaterial elektrisch neutral. In diesen beiden verbundenen Schichten, die aus wenigen Phosphoratomen (N-Schicht), wenigen Aluminiumatomen (P-Schicht) und vielen Siliziumatomen (P&N-Schicht) besteht, sind also gleich viele Elektronen wie Löcher (Protonen) vorhanden.

Diffusion von Ladungsträgern:
Wird keine Spannung angelegt, so dringen nur durch die Raumwärme Elektronen von der N-Schicht in die P-Schicht und springen dort in die freien Löcher.
Umgekehrt diffundieren (breiten sich aus) Löcher der P-Schicht in die N-Schicht.

An der Grenze der beiden Schichten werden die freien Ladungsträger weniger. Diese schmale Grenze wirkt deshalb wie ein Isolator und bildet eine Sperrschicht. Die Sperrschicht ist ein sehr schmaler Bereich von ca. 0,003 mm.

Am PN-Übergang von dotiertem Halbleitermaterial entsteht bei Raumtemperatur eine dünne Sperrschicht.