Diffusionsstrom
Einleitung
In einem Halbleiter kann ein Teilchenstrom durch zwei unterschiedliche Ursachen entstehen. Man unterscheidet deshalb den Driftstrom und den Diffusionsstrom.
Der Teilchenstrom im Halbleiter besteht also aus einem Driftanteil und einem Diffusionsanteil. Insgesamt ergibt sich der Stromfluss durch den Halbleiter.
⇨ Elektronenstrom im Halbleiter
Der Diffusionsstrom entsteht durch einen Konzentrationsgradienten und wird in diesem Beitrag näher erklärt.
Allgemein
Der Grund das in einem Halbleiter ein Teilchenstrom entsteht – dass sich Elektronen bewegen – kann 2 Ursachen haben.
– Driftstrom
– Diffusionsstrom
Insgesamt ergibt sich der Teilchenstrom. Dieser besteht also aus einem Driftanteil und einem Diffusionsanteil. Insgesamt ergibt sich der Stromfluss durch den Halbleiter.
In diesem Beitrag geht es um den Diffusionsstrom.
In einem Halbleiter gibt es Elektronen und Löcher. Die Elektronen werden von den Löchern angezogen und rekombinieren dort.
Die Elektronenbewegung die hier durch – also durch den Konzentrationsgradienten – zustande kommt, wird als Diffusionsstrom bezeichnet.
Im Folgenden wird auf die Diffusion allgemein nochmal eingegangen und auf den Diffusionsstrom bei einem PN-Übergang.
Diffusion
Wird eine n und eine p dotierte Schicht zusammengefügt, wird ein PN-Übergang gebildet.
⇨ Dotierung
⇨ PN-Übergang
Wie bereits gelernt passiert an der Grenze nun Folgendes:
Die freien Elektronen des n-dotierten Halbleiters fließen in die freien Löcher des p-dotierten Halbleiters. Dort rekombinieren sie. Hierdurch befinden sich an der Grenze keine freien Elektronen und keine Löcher. Man spricht von einer Raumladungszone.
⇨ PN-Übergang
Hierdurch vermischt sich p und n dotierter Halbleiter, was auch als Diffusion bezeichnet wird.
Was ist hierbei der Diffusionsstrom?
Bei dem „vermischen“ beider dotierter Halbleiter fließt der sogenannte Diffusionsstrom.
Die freien Elektronen des n-dotierten Halbleiters fließen in den p-dotierten Halbleiter und rekombinieren dort. Diese Elektronen bilden den Diffusionsstrom.
Umgekehrt dargestellt, bewegen sich die freien Löcher des p-dotierten Halbleiters in den n-dotierten Halbleiter, rekombinieren dort und stellen so auch den Diffusionsstrom dar.
Wie wir wissen:
Träger des Stroms sind: Elektronen im Leitungsband und Löcher im Valenzband.
D.h. durch das zusammenbringen von zwei unterschiedlich dotierten Halbleitern fließt ein Strom zwischen den Halbleitern. Dieser Strom wird das Diffusionsstrom bezeichnet.
Zusammenfassung
Fachlich ausgedrückt entsteht ein Diffusionsstrom durch einen Konzentrationsgradienten. Dieser entsteht beim Halbleiter indem die Elektronen zu den Löchern gezogen werden.