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Schnelle Fragen zu 9.3.1: Grundsätzliches |
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Das Bild unten zeigt Konzentrationen von Bor (B) und Phosphor (P)i n einem Stück
Si. Ist ein pn-Übergang vorhanden? Falls, ja, warum und wo? Welche Seite wäre ggf. n-Si,
welche p-Si? |
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Wie würde man solche Konzentrationsprofile machen? |
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Was ist ein Schottky Kontakt (qualitative I-U
-Kennlinie angeben). In was unterscheidet er sich von einem Ohmschen Kontakt (qualitative
I-U-Kennlinie angeben)? Welche Materialien sind in beiden Fällen im Kontakt? |
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Nenne (im Zweifel "gefühlt") einige andere Kontakte mit nicht-linearer Kennlinie
(d. h. keine Ohmschen Kontakte). |
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Wie macht man elektronisch interessante Kontakte ganz sicher nicht
- und warum ? Wie macht man es, oder könnte es prinzipiell machen? |
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Warum sind Diffusion und die Fickschen Diffusionsgesetze die Grundage aller
Halbleitertechnologie? |
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Schnelle Fragen zu 9.3.2: Oberflächenzustände und Bandverbiegung |
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Wie dick
ist eine reale Oberfläche mindestens? Wieviele Atome pro cm2 finden ungefähr Platz auf
der Oberfläche für einen Kristall mit Gitterkonstante a ? |
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Warum gibt es für Elektronen an der Oberfläche Zustände in der Energielücke;
oder generell andere Zustände als für Elektronen im Volumen? |
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Wie groß ist in etwa die Zahl der Zustände für die gezeigten Oberflächenzustände
in cm–2 und cm–3
(endliche Dicke beachten). Nebenbei: Wie kommt man von der Zustandsdichte
zur Gesamtzahl? |
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Gegeben sei eine große Zahl von Oberflächenzuständen wie im nebenstehenden
Bild angedeutet. Wo kann die Fermienergie nur liegen?
Hinweis: Überwiegend nicht besetzt Zustände liegen immer oberhalb der Fermienergie. |
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Wie sieht das Banddiagramm vermutlich an einer Korngrenze in polykristallinen Halbleitern
aus? |
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Was geschieht, wenn sich ein n-Halbleiter mit seiner Oberfläche "in Kontakt"
setzt?
Hinweis: Man versetze sich in die Lage der Elektronen im Leitungsband, die auf der Suche
nach Plätzen mit niedrigerer Energie sind. |
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Was geschieht, wenn sich ein p-Halbleiter mit seiner Oberfläche "in Kontakt"
setzt?
Hinweis: Man versetze sich in die Lage der Löcher im Valenzband, die auf der Suche
nach Plätzen mit höherer Energie sind. |
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Konstruiere für beide obigen Fälle das Banddiagramm; folge und erläutere dabie
das "drei-Stufen-Rezept". |
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Was für Partialströme fließen über
die Raumladungszone? Wie groß sind sie? Was sind die treibenden Kräfte für diesen Stromfluss? |
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Wieso ist die Fermienergie im Gleichgewicht überall gleich groß? |
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Rutschen die Bänder an Stellen negativer
Ladung "rauf" oder "runter"? Wie kann man sich das sofort klarmachen? |
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Das nachfolgende Bild zeigt ein Banddiagramm, bei dem die Bandverbiegung in Leitungs- und Valenzband
verschieden ist - die Löcher könnten ja andere Verhältnisse haben als die Elektronen. Warum ist das Blödsinn und komplett falsch? |
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Schnelle Fragen zu 9.3.3: Bandverbiegung und Raumladungszone |
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Warum gibt es in Raumladungszonen so gut wie keine freien
Ladungsträger? Nenne zwei Gründe! |
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| 1. CRLZ |
= |
2 ·
eSi · e0 · F
dRLZ | | |
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| 2. CRLZ |
= |
e2 · (ND · F
· dRLZ)
DEF |
| dRLZ | = |
æ
ç
è |
2 · er · e0
· DEF
e2 ·N D
| ö
÷
ø |
½ |
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Wir kommt man auf die erste Gleichung zur Kapazität
einer Raumladungszone? Begründe insbesondere den Faktor 2. |
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Was soll man sich unter der Dielektrizitätskonstanten e
Si eines Halbleiters vorstellen? Wie groß ist sie etwa? Welcher Polarisationsmechanismus
ist beteiligt? |
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Welche Definition einer Kapazität C steckt hinter der zweiten Gleichung?
Was steht im Nenner und was im Zähler? Wo kommt der Ausdruck "Kontaktspannung
" zum Tragen? |
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Wie kommt man auf die Formel für die Weite dRLZ
der Raumladungszone (Herleitung). |
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Wie ist die dRLZ-Formel zu verändern, wenn man zusätzlich
zur Kontakspannung noch eine externe Spannung
Uex anlegt? |
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Wie groß ist in etwa das elektrische Feld
ERLZ
in einer RLZ? Formel? Skizziere halbwegs quantitativ dRLZ und ERLZ
über ND.
Hinweis: Die maximale Kontaktspannung hat etwas mit der Bandlücke zu tun |
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Skizziere in einem Orstbild die Verteilung der Ladungen und das elektrische Feld im Halbleiter-Oberfläche
Kontakt. |
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Warum kann man die Kontaktspannung mit einem Voltmeter nicht messen? |
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© H. Föll (MaWi für ET&IT - Script)
9.3.2 Oberflaechenzustaende und Bandverbiegung 
Mit Frame