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| Autor |
  Dotierung von Bipolartransistor |
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Troll
Aktiv 
Dabei seit: 06.01.2007
Mitteilungen: 765
 |  Themenstart: 2009-05-09
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Hallo
Ich habe eine Frage zu den Dotierungen im npn-Bipolartransistor. Der Emitter ist ja viel höher dotiert als die Basis und diese wiederum höher als der Kollektor (normalerweise ein Verhältnis von 10^19 : 10^17 : 10^15 cm^(-3) ). Doch leider verstehe ich nicht wieso man das macht. Eine hohe Dotierung des Emitters bedeutet eine grosse Minoritätsladungsträger-Konzentration in der Basis, wegen einem grossen Diffusionsstrom vom Emitter zur Basis. Soweit finde ich das noch logisch, doch wieso braucht es dann in der Basis bzw. im Kollektor eine kleinere Dotierung?
Bin für alle Hinweise dankbar,
Grüße,
Troll
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BerndR
Aktiv 
Dabei seit: 15.07.2006
Mitteilungen: 609
Wohnort: Aachen, Deutschland
| Beitrag No.1, eingetragen 2009-05-09
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Hallo Troll,
Um hohe Verstärkungen zu erreichen ist eine hohe Dotierung des
Emittergebietes im Verhältnis zur Dotierung der Basis notwendig.
Durch diese Dotierverhältnisse wird eine große Asymmetrie der
Stromanteile bei Durchlasspolung der BE-Diode erreicht. Es
werden also viel mehr Minoritätensträger vom Emitter in die
Basis injiziert als umgekehrt. Nur die vom Emitter in die Basis
injizierten Ladungsträger können zur Stromverstärkung beitragen.
Die Dotierungskonzentration im Kollektor muss einerseits hoch sein,
um einen kleinen Basiswiderstand für den Kollektorstrom zu bieten
und andereseits niedrig genug sein, um eine große Durchburchspannung
der in Sperrichtung betriebenen CB-Diode aufzuweisen.
Gruß Bernd
[ Nachricht wurde editiert von BerndR am 09.05.2009 13:52:26 ]
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Troll
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Dabei seit: 06.01.2007
Mitteilungen: 765
| Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2009-05-09
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Hallo BerndR, danke für deine Antwort.
\quoteon(2009-05-09 11:36 - BerndR in Beitrag No. 1)
Die Dotierungskonzentration im Kollektor muss einerseits hoch sein,
um einen kleinen Basiswiderstand für den Kollektorstrom zu bieten...
\quoteoff
Hm, da bin ich mir nicht sicher, was du damit meinst. Man versucht doch Halbleiter hoch zu dotieren, um beim Übergang zu einem Metall einen guten ohmschen Kontakt zu erhalten. Meinst du hier sowas ähnliches?
Auch den Grund für eine tiefe Dotierung sehe ich nicht ganz ein. Ich kenne fogende Formel für das eingebaute Potential einer pn-Diode:
\
V_bi = V_t ln((N_a N_d )/n_i^2)
Wenn also beide Konzentrationen (sprich Akzeptorkonzentration im p-Gebiet und Donatorkonzentration im n Gebiet) hoch sind, ist V_bi gross und somit auch das el. Feld in der Raumladungszone. Und das ist doch genau gewollt, schliesslich sollen die Minoritätladungsträger im p-Gebiet (Elektronen) durch dieses el. Feld in die Kollektor-Region "gesogen" werden. Wo liegt hier mein Denkfehler?
Grüße,
Troll
[ Nachricht wurde editiert von Troll am 09.05.2009 13:08:45 ]
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BerndR
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Dabei seit: 15.07.2006
Mitteilungen: 609
Wohnort: Aachen, Deutschland
| Beitrag No.3, eingetragen 2009-05-09
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\quoteon(2009-05-09 12:54 - Troll in Beitrag No. 2)
Man versucht doch Halbleiter hoch zu dotieren, um beim Übergang zu einem Metall einen guten ohmschen Kontakt zu erhalten. Meinst du hier sowas ähnliches?
\quoteoff
Vor Metall-Halbleiter-Übergängen wird teilweise eine hoch dotierte
dünne Zone implantiert. Diese Schicht sorgt dafür das die Elektronen die Metall-Halbleiter-Potentialbarriere durchtunneln können und so ein
ohmscher Kontakt entsteht.
Was ich meine ist trivialer. Die spezifische Leitfähigkeit in dotierten Halbleiter berechnet sich in der Störstellenerschöpfung zu:
\
\sigma = N_x*e*\mue
Daraus folgt sofort das mit höhere Dotierung der Widerstand des Bahngebietes sinkt.
Will man hohe Spannungen tragen, wie zum Beispiel in Leistungstransistoren, werden große schwach dotierte Gebiete eingebracht, der Transistor kann in Rückwärtsrichtung höhere Spannungungen tragen.
Im Normalbetrieb injiziert der Emitter Minoritätsträger in die Basis. Wenn die Basiszone dünn im Vergleich zur Diffiusionslänge der Minioritäten ist, können die Minoritäten den Kollektor-Basis-PN-Übergang erreichen und von der dort im Normalbetrieb anliegenden Sperrspannung abgesaugt werden. Dadurch wird der zunächst sehr niedrige Leitwert der gesperrten Kollektor-Basis-Diode durch den vom Emitter injizierten Minoritätenstrom moduliert (Leitwertmodulation).
[ Nachricht wurde editiert von BerndR am 10.05.2009 16:46:39 ]
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Troll
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Dabei seit: 06.01.2007
Mitteilungen: 765
| Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2009-05-10
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Hallo
Ich habe mir das nochmals angeschaut und ich denke, die Frage mit den Dotierungen hat sich geklärt.
Vielleicht kommt nochmals eine Frage auf, aber ich hake vorläufig mal ab.
Danke für die Hilfe,
Grüße,
Troll
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Troll hat die Antworten auf ihre/seine Frage gesehen.
Troll hat selbst das Ok-Häkchen gesetzt. |
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