Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik, 2. Aufl. by Holger Göbel

By Holger Göbel

Dieses Lehrbuch f?hrt den Leser in die Grundlagen der Halbleiterschaltungstechnik ein. Nach einer sehr verst?ndlichen Einf?hrung in die Halbleiterphysik erkl?rt der Autor die Funktionsweise der wichtigsten elektronischen Bauelemente. Darauf aufbauend werden moderne analoge und digitale Schaltungstechniken dargestellt. Eine Einf?hrung in die Technologie hochintegrierter Schaltungen rundet das Buch ab. Das Buch wird erg?nzt durch ein interaktives Lernprogramm. Dadurch kann sich der Leser komplexe Zusammenh?nge mithilfe interaktiver Applets selbst veranschaulichen. Zu s?mtlichen in dem Buch vorgestellten Schaltungen werden PSPICE-Dateien bereitgestellt. Die 2. Auflage wurde ?berarbeitet und um das Kapitel "Herstellung integrierter Schaltungen" erweitert. Im Logikteil konzentriert sich das Buch konsequent auf die wichtigste, die CMOS-Technologie.

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8. Die Ladungsträgerdichte am Rand der Raumladungszone steigt exponentiell mit der Spannung über dem pn-Übergang. h. Elektronen- und Löcherstrom ändern sich innerhalb der Raumladungszone nicht, so dass man schließlich den in Abb. 9 gezeigten Verlauf der Ströme über dem Ort erhält. Raumladungszone I ID In Ip x -xp xn Abb. 9. Verlauf des Diodenstromes und der Teilströme entlang des Ortes. Der Gesamtstrom kann aus der Summe von dem Elektronenstrom an der Stelle −xp und dem Löcherstrom an der Stelle xn berechnet werden Damit kann der Diodenstrom durch Addition der bekannten Ströme In (−xp ) und Ip (xn ) an den Rändern der Raumladungszone berechnet werden.

Dies führt auf E= dpn dnn 1 − Dn Dp µp pn + µn nn dx dx . 79) Damit ergibt sich schließlich für die Löcherstromdichte jp jp = q 1+ µn nn µp pn Dp dpn dnn dpn − Dn . 80) Der erste Term auf der rechten Seite verschwindet für den Fall schwacher Injektion, da hier pn nn gilt und wir erhalten somit jp = −qDp dpn . 4 Ausgleichsvorgänge im Halbleiter 41 Dies bedeutet, dass bei den Minoritätsladungsträgern der Driftstrom gegenüber dem Diffusionsstrom vernachlässigbar ist. Diese wichtige Erkenntnis werden wir uns später bei der Berechnung der Ströme in Halbleiterbauelementen zunutze machen.

Im Fall des Kurzschlusses gilt also +ΦK1 + ΦK2 − Φi = 0 . h. ΦK1 + ΦK2 = Φi . 12) Bei Upn = 0 liegt demnach an dem pn-Übergang die Spannung Φi an. Eine Änderung der äußeren Spannung Upn führt dann, da die Metall-HalbleiterÜbergänge sehr niederohmig sind, zu einer entsprechenden Änderung der Spannung Φi über dem pn-Übergang (Abb. 4, rechts). FK1 ID=0 FK2 Fi FK1 ID p-Gebiet n-Gebiet x=0 Fi - Upn p-Gebiet FK2 n-Gebiet x=0 Upn Abb. 4. Ohne von außen angelegte Spannung heben sich die Kontaktspannungen und das Diffusionspotenzial gerade auf.

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