5.2: Dioden

• Im spannungslosen Zustand entsteht durch Diffusion von Elektronen und Löchern eine Raumladungszone (RLZ).

  True
• Schritte zur Entstehung eines Elektrons im Leitungsband (LB) im n-dotierten Halbleiter:

  1️⃣ Donatoren ionisieren und spenden Elektronen.

  2️⃣ Elektronen treten ins Leitungsband ein.

  3️⃣ Elektronen diffundieren zur p-Schicht.
• Bei einer extern angelegten Spannung U > 0 wird die Diffusionsspannung abgebaut.

  True
• Arten des Durchbruchs in Dioden:

  Stark dotierter pn-Übergang ↔️ Quantenmechanischer Tunneleffekt

  Schwach dotierter pn-Übergang ↔️ Stoßionisation (Lawinendurchbruch)
• Der Sperrstrom entsteht aufgrund thermisch generierter Ladungsträger in der Raumladungszone
• Bei hohen Strömen wird das Flussverhalten der Diode auch durch den ohmschen Widerstand der p- und n-Schichten beeinflusst.

  True
• Die maximale Sperrspannung (UBR) einer pn-Diode kann über 1000 V betragen.

  True
• Z-Dioden werden in Sperrrichtung bis zur Durchbruchspannung betrieben.
• Ordne die Diodentypen ihren Eigenschaften zu:

  Schottky-Diode ↔️ Geringere Flussspannung

  pn-Diode ↔️ Diffusionskapazität
• Siliziumcarbid (SiC) wird verwendet, um das Sperrverhalten von Schottky-Dioden zu verbessern.

  True
• Leuchtdioden (LED) sind pn-Dioden, die durch Rekombination von Elektronen und Löchern Photonen erzeugen.
• Die Wellenlänge des erzeugten Lichts in einer LED hängt vom Bandabstand des Halbleiters ab.

  True
• Die Intensität des erzeugten Lichts in einer LED ist proportional zum Flussstrom
• Eine Photodiode erzeugt einen Sperrstrom, der proportional zur Intensität des eingestrahlten Lichts ist.

  True
• Photodioden arbeiten im 4. Quadranten als Solarzellen mit 𝐼 < 0.
• Die Raumladungszone (RLZ) entsteht am pn-Übergang
• Was ist das eingebaute elektrische Feld in der RLZ?

  Ediff
• Was passiert bei Sperrrichtung?

  Ediff wird verstärkt
• Bei Sperrrichtung wird der Stromfluss blockiert
• Was ist der Sperrstrom und wodurch entsteht er?

  Ein kleiner Rückwärtsstrom durch Minoritätsladungsträger
• Der Sperrstrom ist temperaturabhängig, weil Wärme mehr Minoritätsladungsträger erzeugt
• Ordnen Sie die Durchbruchsarten den zugehörigen Spannungsbereichen zu:

  Zener-Durchbruch ↔️ < 5 V

  Lawinendurchbruch ↔️ > 5 V
• Warum fließt bei Sperrspannung ein kleiner Strom?

  Thermisch erzeugte Minoritätsladungsträger
• Eine reale Diode verhält sich bei hohen Strömen nicht mehr ideal
• Der Serienwiderstand in einer Diode bremst den Stromanstieg und macht die Kennlinie flacher
• Eine Zener-Diode wird zur Spannungsstabilisierung verwendet
• Eine LED ist eine pn-Diode, die beim Durchlass Licht abstrahlt
• Eine Photodiode erzeugt bei Lichteinfall Strom
• Was ist ein pn-Übergang?

  Kontakt zwischen p- und n-Schicht
• Im pn-Übergang entsteht eine Raumladungszone und ein eingebautes elektrisches Feld
• Bei Sperrrichtung wird die Raumladungszone breiter
• Ordnen Sie die Quadranten den zugehörigen Eigenschaften zu:

  Vierter Quadrant ↔️ U > 0, I < 0

  Dritter Quadrant ↔️ U < 0, I < 0
• Wie verändert sich der Strom einer Photodiode mit zunehmender Lichtintensität?

  Sperrstrom wird negativer
• Was ist das Besondere an einer Zener-Diode?

  Konstante Spannung im Sperr-Durchbruch
• Wie funktioniert eine LED?

  Rekombination von Elektronen und Löchern
• Eine Photodiode detektiert Licht und erzeugt einen Strom
• Die Photodiode eignet sich im Sperrbetrieb am besten für Lichtmessungen.
• Was ensteht im pn-Übergang?

  Eine Raumladungszone und ein eingebautes E-Feld
• Was passiert im Durchlassrichtung in einer Diode?

  Die RLZ wird schmaler
• Im Sperrichtung fließt ein Strom aufgrund thermischer Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren