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 pet101  Die Halbleiter-Diode
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zu Aufbau und Stromleitung bei Halbleitern (ntc-Leiter)
zur Halbleiterdiode
 
 
 
 Informationen zum Mediensatz
Die drei Abbildungen dieses Mediensatzes dienen der Erarbeitung des Erklärungsmodells zur Funktion der Halbleiter-Diode.
In den Skizzen sind zur Vereinfachung jeweils nur die kurzzeitig freien Valenzelektronen, die Defektelektronen (Löcher) und die Paarbindungen (Rekombinationen) der Sperrschicht durch entsprechende Symbole dargestellt.
a) Erklärungsmodell der Diode für den stromloser Fall:
Bereits im Herstellungsprozess der Diode rekombinieren im Grenzbereich von n-Schicht und p-Schicht kurzzeitig freie Elektronen und Defektelektronen (Löcher). Diese Sperrschicht (Rekombinationsschicht) ist zwar nur etwa 1 / 10 mm stark, kann aber von weiteren beweglichen Ladungsträgern der beiden Halbleiter-Schichten zunächst nicht überwunden werden. Die Diode hat dabei einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand.
b) Erklärungsmodell der Diode in Sperr-Richtung:
Der Pluspol der Stromquelle saugt einige Elektronen aus der n-Schicht ab und der Minuspol der Stromquelle "presst" gleichzeitig einige Elektronen in die p-Schicht, die in Rekombinationssprüngen zur Sperrschicht wandern (Sogwirkung des Pluspols) und die Sperrschicht noch weiter verbreitern. Der elektrische Widerstand der Diode hat sich dadurch noch weiter vergrößert.
c) Erklärungsmodell der Diode in Durchlaßrichtung:
Der Pluspol der Stromquelle saugt Elektronen aus der Sperrschicht ab, der Minuspol "presst" Elektronen in die n-Schicht. Ab der Durchbruchspannung (Schwellenwert) von ca. 0,7 Volt ist die Sperrschicht vollständig aufgelöst. Elektronen wandern dann vom n-Anschluß in Rekombinationssprüngen durch die n-Schicht und die p-Schicht zum p-Anschluß der Diode. Der elektrische Widerstand der Diode ist dabei sehr gering geworden.
(*) Die Bezeichnung "kurzzeitig freie Elektronen" wurde für die Valenzelektronen gewählt, die gerade keiner Elektronenpaarbindung angehören.
Tipps zum Mediensatz:  Es ist vorgesehen, dass der Schüler das Arbeitsblatt selbst ausfärbt und ergänzt. Sollten Sie mehr Informationen wünschen, so können Sie die Farbfolie im Graustufen-Modus als Kopiervorlage ausdrucken.
Tipps zum Whiteboard-Einsatz:  Die Mediendarstellung kann im Browser mit der Tastenkombination [Strg] + Plustaste oder Minustaste oder mit [Strg] und dem Mausrad vergrößert oder verkleinert werden, um dann erklärend in die projizierte Folie oder das Arbeitsblatt hinein zu arbeiten. Mit der Software des Smartboards / Aktivboards können Medien-Bereiche (vorerst) abgedeckt werden oder weitere Erklärungen angebracht werden. So lässt sich z.B. auch ein Arbeitsblatt in der Projektion einfärben oder (gemeinsam) ausfüllen.
Tipps zur OH-Projektion: Wenn Sie von der Kopiervorlage eine s/w-Kopierfolie erstellen, können Sie diese bei der gemeinsamen Erarbeitung vervollständigen. Die Farbfolie setzen Sie dann eventuell erst bei der Zusammenfassung oder Wiederholung ein. Wenn Sie die Farbfolie zur Projektion in eine "gute" Klarsichtfolie stecken, können Sie auch auf dieser Klarsichtfolie Eintragungen zur Projektion "in die Folie" machen, ohne sie zu zerstören.