Ingenieurwissenschaften Elektrotechnik – Halbleiter-Bauelemente
Karteikarten zum Thema „Ingenieurwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist ein pn-Übergang und wie entsteht er? · Wie verhält sich die Sper…
Karten
15 KartenWas ist ein pn-Übergang und wie entsteht er?
Rückseite
Ein pn-Übergang entsteht durch Diffusionsstrom an der Grenzfläche zwischen p- und n-dotiertem Halbleiter, wodurch eine Sperrzone mit eingebautem elektrischem Feld und Kontaktpotenzial bildet.
Wie verhält sich die Sperrschichtbreite bei Vorwärts- und Sperrspannung?
Rückseite
Bei Vorwärtsrichtung verkleinert sich die Sperrschicht, bei Sperrrichtung vergrößert sie sich proportional zur Wurzel der angelegten Spannung.
Wodurch unterscheiden sich Zener- und Lawinen-Durchbruch physikalisch?
Rückseite
Zener-Durchbruch (unter ca. 5 V) resultiert aus Quantentunnelprozessen in stark dotierten Übergängen, Lawinen-Durchbruch (über 5 V) aus Stoßionisation in schwach dotierten Zonen.
Nenne die drei Betriebsbereiche eines Bipolartransistors (BJT) im Ausgangskennlinienfeld.
Rückseite
Sperrbereich (beide Übergänge gesperrt), Verstärkerbereich (Basis-Emitter vorwärts, Basis-Kollektor gesperrt), Sättigungsbereich (beide Übergänge vorwärts).
Was beschreibt der Stromverstärkungsfaktor B (Beta) eines BJT?
Rückseite
B = IC / IB im Verstärkerbereich; typische Werte 50–300. Er ist temperatur- und stromabhängig, nicht konstant.
Wie ist ein n-Kanal-MOSFET aufgebaut und wann leitet er?
Rückseite
Zwei n+-Zonen (Source/Drain) in p-Substrat, isoliertes Gate über Gateoxid. Leitet bei UGS > Uth (Inversionskanal bildet sich).
Unterscheide Depletion-Mode- und Enhancement-Mode-MOSFET.
Rückseite
Enhancement: leitet erst ab UGS > Uth (normale Diskretbauelemente). Depletion: leitet bei UGS = 0, wird durch UGS < Uth gesperrt (selten, oft in ICs).
Was ist der Early-Effekt beim BJT und Channel-Length-Modulation beim MOSFET?
Rückseite
Beide beschreiben die Ausgabewiderstands-Eigenschaft: Kollektorstrom (BJT) bzw. Drainstrom (MOSFET) steigt im Verstärkerbereich leicht mit UCE bzw. UDS an durch Basenbreiten- bzw. Kanallängen-Modulation.
Wie funktioniert ein Thyristor (SCR) und wie wird er gezündet?
Rückseite
Vierlagen-Halbleiter (pnpn), zwei Transistoren rückgekoppelt. Zündung durch Gate-Strompuls bei vorwärtsgepolter Anode; bleibt leitend bis Strom unter Haltestrom fällt.
Vergleiche Photodiode, LED und Solarzelle hinsichtlich Betriebspunkt und Zweck.
Rückseite
Photodiode: Sperrrichtung, Licht → Strom (Sensor). LED: Vorwärtsrichtung, Strom → Licht (Aktor). Solarzelle: 4. Quadrant, Licht → elektrische Leistung (Energiewandler).
Was besagt das Shockley-Diodengleichung und welche Parameter enthält sie?
Rückseite
I = IS · (e^(U/(n·UT)) - 1). IS: Sättigungsstrom, n: Emissionskoeffizient (1–2), UT: Thermospannung (≈26 mV bei 300 K).
Wie wirkt sich Temperatur auf die Vorwärtsspannung einer Silizium-Diode aus?
Rückseite
Die Vorwärtsspannung sinkt ca. -2 mV/K bei konstantem Strom, da IS temperaturabhängig exponentiell steigt und die Bandlücke abnimmt.
Was ist der Unterschied zwischen JFET und MOSFET im Steuerprinzip?
Rückseite
JFET: pn-Übergang Gate-Kanal, nur Sperrrichtung zulässig (Depletion-Mode). MOSFET: kapazitiv gekoppeltes Gate (Oxid), beide Modi möglich, höhere Eingangsimpedanz.
Welche Kenngrößen bestimmen die Schaltgeschwindigkeit eines MOSFET?
Rückseite
Gate-Kapazitäten (Ciss, Coss, Crss), Gate-Ladung Qg, Treiberstrom. Schaltverluste proportional zu f · Qg · UDS · ID.
Warum hat ein Schottky-Dioden eine geringere Vorwärtsspannung als eine pn-Diode?
Rückseite
Mehrheitsträgerbauelement (Metall-Halbleiter-Kontakt), keine Minderheitsträger-Speicherwirkung → keine Diffusionskapazität, UF ≈ 0,3–0,4 V bei Silizium.