Halbleiterbauelemente

Informationen zur Vorlesung

• Vorlesungen und Übungen ⁽¹⁾
• Prüfungsbedingungen ⁽²⁾

Vorlesungsverzeichnis

227-0056-00L "Halbleiterbauelemente"

Dozenten

Schenk A.

Umfang/Kredit

3G im 4. Semester O (4KE)

Zielsetzung

Einführung in die Grundlagen moderner Halbleiterbauelemente der Mikro-, Opto- und Leistungselektronik.

Inhalt

• Kurze Geschichte des Transistors
• Die Kristallstruktur der Festkörper
  • Halbleitermaterialien
  • Typen von Festkörpern
  • Raumgitter
  • Atomare Bindung
  • Störstellen und Verunreinigungen
• Einführung in die Quantenmechanik
  • Prinzipien der Quantenmechanik
  • Die Schrödinger-Gleichung
  • Anwendungen der Schrödinger-Gleichung
  • Anwendung der Wellentheorie auf Atome
• Quantentheorie des Festkörpers
  • Erlaubte Energiebänder und verbotene Zonen
  • Elektrische Leitung in Festkörpern
  • Verallgemeinerung auf den dreidimensionalen Fall
  • Die Zustandsdichte
  • Statistische Mechanik
• Der Halbleiter im Gleichgewicht
  • Ladungsträger in Halbleitern
  • Dotieratome und ihre Energieniveaus
  • Der extrinsische Halbleiter
  • Statistik von Donatoren und Akzeptoren
  • Ladungsneutralität
  • Lage des Ferminiveaus
• Transportphänomene
  • Einfluss des elektrischen Feldes: Drift
  • Einfluss von Dichtegradienten: Diffusion
  • Gradienten der Dotierkonzentration
  • Generation und Rekombination
  • Quasi-Ferminiveaus
• Der pn-Übergang
  • Die Struktur des pn-Übergangs
  • Der Fall V=0
  • Der Fall des gesperrten pn-Übergangs
• Die pn-Diode
  • Stromfluss im pn-Übergang
  • Kleinsignal-Verhalten der pn-Diode
  • Generations-Rekombinationsströme
  • Durchbrüche von Dioden
• Metall-Halbleiter und Halbleiter-Halbleiter-Übergänge
  • Die Schottky-Diode
  • Der Ohmsche Kontakt
  • Hetero-Übergänge
• Der Bipolar-Transistor
  • Wirkungsweise des Bipolar-Transistors
  • Minoritätsladungsträger-Verteilungen
  • Stromverstärkung in Basisschaltung
  • Abweichungen vom idealen Verhalten
  • Frequenz-Verhalten
  • Moderne Bipolar-Transistoren
• Die MOS-Diode
  • Grundprinzipien der MOS-Struktur
  • CV-Kennlinien
• Der MOSFET
  • Die Wirkungsweise des MOSFETs
  • Das Frequenz-Verhalten
  • CMOS-Technologie
  • Das nichtideale Verhalten des MOSFETs
  • Schwellspannungseffekte
  • Weitere wichtige Effekte
• Optische Bauelemente
  • Optische Absorption
  • Die Solarzelle
  • Der Photodetektor
  • Photo- und Elektrolumineszenz
  • Die lichtemittierende Diode
  • Die Laserdiode

Voraussetzung

Physikgrundlagen

Unterlagen

• Donald D. Neamen: Semiconductor Physics & Devices - Basic Principles. McGraw-Hill 2003
• Eigenes Skript und Kopien der Folien auf dem Netz zum Download verfügbar