Diskussion:P-n-Übergang

Zum Archiv

Automatische Archivierung

Auf dieser Seite werden Abschnitte monatlich automatisch archiviert, deren jüngster Beitrag mehr als 90 Tage zurückliegt und die mindestens 2 signierte Beiträge enthalten. Um die Diskussionsseite nicht komplett zu leeren, verbleiben mindestens 2 Abschnitte.

Schlagwörter

Folgende Schlagwörter sollten noch dazukommen:

Kenngrößen: Diffusionsspannung, Diffusionskapazität, Sperrschichtkapazität, Verarmungszone, Lawinendurchbruch --Jdiemer 12:24, 19. Sep 2004 (CEST)

Dieser Abschnitt kann archiviert werden. -- Cepheiden 20:11, 3. Aug. 2010 (CEST)

Realisierung Löschen / (Quasi-)Ferminiveau? / Bilder

Ich finde, der Realisierungsteil gehört gelöscht. Wie man ein Material dotiert steht im Artikel Dotierung und muß hier nicht mehr getrennt erklärt werden. Da ich aber gerade die Hälfte aus dem Anfangsteil gelöscht habe.. habe ich ein schlechtes Gewissen und schreib es lieber in die Diskussion.

Ich vermisse in dem Artikel allerdings das Ferminiveau. Habe mal zwei neue Bilder als Vergleich danebengesetzt, ohne das alte Bild:Halbleiter2.PNG zu löschen. Finde es gut gemacht zum Veranschaulichen, aber es weicht sehr stark von Literatur ab (und ionisierte Dotieratome in der Bandlücke sind auch nicht so einwandfrei). Möchte auch den Übergang zum Drift-Diffusions-Modell führen. Darum auch die neuen Bilder. Mache Spannungs-Bilder auch noch, damits paßt. Umm.. Meinungen? Degreen 03:52, 18. Apr 2006 (CEST)

Diffusionsspannung

Stimmt das mit der Diffusionsspannung eigentlich? In der aktuellen Version steht: "Bestehen die Schichten aus Silizium beträgt die Diffusionsspannung ca. 0,6 bis 0,7 V" Habe noch eingefügt, daß das material- und dotierungsabhängig ist (bei geringer Dotierung ist die Spannung sicherlich nicht so hoch). Ich glaube aber ehrlichgesagt sowieso nicht an einen typischen Wert dafür. Hat den jemand irgendwo gelesen? Glaube, den Satz kann man sich schenken. Degreen 04:52, 9. Apr 2006 (CEST)

Zeichnungen

Die Zeichnungen sind zu 99,9 % falsch, also zur verbindung der zwei halbleiter - und wenns nicht falsch ist, dann gehörts dringend überarbeitet weils niemand versteht, der den text liest und die bilder dazu sieht!

mfg (Der vorstehende, nicht signierte Beitrag stammt von 91.11.91.138 (Diskussion • Beiträge) 21:44, 28. Apr. 2007 (CEST))

Naja, direkt falsch sind sie nicht. Aber unvollständig und damit werfen sie mehr fragen auf als sie beantworten. Und Text gibt's dazu faktisch noch nciht. --Cepheiden 11:00, 3. Apr. 2008 (CEST)

Ich bin auch der Meinung, dass sie falsch sind. Wer mitzudenken versucht stellt schnell fest, dass das so nicht geht. Ist eben ein Modell. Sind eben populärwissenschaftliche Beschreibungen aus Ingenieurbüchern und nicht aus der Physik. Umschreiben geht nicht mehr, der Widerstand wäre zu gross und die Diskussionen endlos. Aber die die es merken sollten sich nicht entmutigen lassen, sie sind auf dem richtigen Weg. ;-) --Nurbert 18:41, 3. Aug. 2010 (CEST)

Wie sind denn die Abbildungen und Beschriebungen in der Physik? Bzw. wo sind die Unterschiede? Klär uns auf. --Cepheiden 20:09, 3. Aug. 2010 (CEST) P.S. Einige der bilder sind auch nicht mehr im Artikel. beachte die Diskussion ist 2 Jahre alt

Zum Glück hatten die in unserer Bücherei das Buch vom R.Müller (Siehe Artikel). Dort werden die Bilder aus dem Artikel nicht ein einziges Mal verwendet. Hingegen wird das Kristallgitter mit den Atomen und den Valenzelektronen aufgezeichnet. Auf S.25 ist dann auch in einer solchen Skizze die Modell-Position eines "Defektelektrons" markiert. Daraus wird sofort klar, dass es ein virtuelles Teilchen ist, also ein Modellanschauung, es ist real nicht vorhanden. Das Teilchen kann real daher auch nicht diffundieren. In der Modelldarstellung im Artikel wird eben ein virtuelles Teilchen eingezeichnet, dass dann im Modell eine Erklärung ermöglicht und zwar nur da. Im Text von R.Müller wird darauf auch hingewiesen, er nennt es ja auch "Konzept". Wenn man es weiss kann man es verstehen. Ich habe eher Probleme mit der Erklärung beim Bipolartransistor, die Erklärung dort ist überhaupt nicht mehr nachvollziehbar. --Nurbert 11:12, 4. Aug. 2010 (CEST)

Ich kenn leider das Müller-Buch nicht, aber natürlich ist das Defektelekton Teil einer Modellvorstellung (so wie fast alles in der Physik, selbst die Existenz eines Teilchen wie das Elektron fassen einige Physiker als "Modell" auf. Egal). Jedem der mit dem Begriff Defektelektron hantiert, sollte klar sein, dass es sich dabei um eine Modellvorstellung handelt und welche annahmen dort getroffen werden. Das Modell ist allgemein akzeptiert und beschreibt soweit mir bekannt, die physikalischen Verhältnisse ausreichend gut. Auch bringt uns die Erkenntnis, dass es sich um eine Modellvorstellung, bezüglich der Abbildungen und der von dir erwähnten Beschreibung aus der Physik nicht weiter. Ich versteh auch nicht ganz, wie du zu der Überzeugung kommst, dass es sich bei der Modellerklärung mithilfe von Defektelektronen um eine "populärwissenschaftliche Beschreibungen aus Ingenieurbüchern" handelt. Zum einen findet sich diese Erklärung auch in allen mir bekannten Physikbüchern zu diesem Thema (sicher auch besser beschrieben als im Artikel, aber darum geht es nicht) zum anderen fehlt eine alternative Erklärung "aus der Physik" deinerseits. --Cepheiden 13:43, 4. Aug. 2010 (CEST) P.S. Müller selbst ist Elektrotechniker

p-Dotierung im Siliciumkristallgitter mit Aluminium

Das Bild rechts zeigt die Sicht aus der Physik. Die "Fehlstelle" wird eben als Defektelektron bezeichnet. Tatsächlich fehlt aber elektrisch und physikalisch nichts, also rein virtuell nur im Gedankenmodell vorhanden. Das Modell hat eben nichts mit der Realität zu tun, auch wenn beim Rechnen richtige Resultate rauskommen. Auf Seite 72 beim Müller gibt es ein eigenes Kapitel "Löcherkonzept", in dem die Eigenschaften des virtuellen Teilchens berechnet werden (Es handelt sich nicht um ein Equivalent eines Positrons, andere virtuelle Masse). Wie wär es wenn der hier ganz unten erwähnte, rausgelöschte Abschnitt, am Ende des Artikels reinkäme, samt diesem Literaturverweis? Dann kann sich jeder selber über die realen Verhältnisse weiterbilden. --Nurbert 16:20, 4. Aug. 2010 (CEST)

Doch es fehlt ein Elektron, um das Molekülorbital in der Bindung Al-Si aufzufüllen. Dies Akzeptorstelle für ein Elektron ist kein Gedankenmodell sondern Realität. Energetisch liegt sie leicht oberhalb des Valenzbandes, was wichtig für den Leitungsmechanismus im p-dotierten Halbleiter ist. Das sich bei der Bewegung eines Defektelektrons stattdessen unzählige Elektronen bewegen äußert sich dann in der effektiven Masse des zur besseren Modellierung angenommen Defektelektrons. Und nochmal das Modell der Defektelektronen ist keine "populärwissenschaftliche Beschreibungen" irgendwelcher Ingenieure, die angeblich keine Ahnung haben, sondern das gängige Modell in der Festkörperphysik zur Erklärung von Vorgängen in Halbleitern. Wenn du dies weiterhin behauptest bitte ich dich nochmals alternative Beschreibungen vorzulegen und mir zu erklären warum dieses Modell von namenhaften Autoren (Physikern) wie Kittel, Ashcroft, Sah, Harten, usw. verwendet wird. Die Beschriebung unten habe ich gezielt rausgenommen, das sie noch weitere Fehlinterpretationen, wie sich bewegende Ionen mit in die Beschreibung einbringt. Einzig ein nochmaliger gezielter Hinweis was Defektelektronen sind, halte ich hier für sinnvoll. --Cepheiden 16:44, 4. Aug. 2010 (CEST) P.S. Ich wäre in der Hinsicht mit der Bezeichnung virtuelles Teilchen vorsichtig.

Ich denke ich weiss jetzt wo du den Knopf hast. Du schreibst: das gängige Modell in der Festkörperphysik zur Erklärung von Vorgängen in Halbleitern, das ist eben falsch. Korrekt müsstest du schreiben: das gängige Modell in der Festkörperphysik zur vereinfachten, mathematischen Beschreibung von Vorgängen in Halbleitern, das ist der feine Unterschied. In den Modellbildern sind die Defektelektronen als positiv geladene Teilchen (also Ionen) eingezeichnet, tut mir wirklich leid, ist nicht zu übersehen. Im Gitterbild oben gibt es kein positiv geladenes Loch oder Teilchen der Kristall ist neutral, das Valenzelektron könnte dort aufgefüllt werden wird aber gar nicht benötigt, für was denn auch. Die sogenannte "Fehlstelle" ist keine, die Verbindung ist stabil, der Witz ist, dass die Valenzen der Atome in der Umgebung jetzt sehr leicht ionisiert werden können und der Kristall leitfähig wird, das ist das ganze Geheimnis. Wie du doch selber sagst, das (virtuelle) Teilchen ist der gedachte Ersatz für den bewegten Elektronenschwarm, eben zur Vereinfachung. --Nurbert 17:03, 4. Aug. 2010 (CEST)

Haarspalterei hoch drei, Modelle dienen immer der vereinfachten Beschreibung. Und wie ich schon sagte alle Vorgänge in der Physik basieren auf Modellen und Theorien, was die Realität ist darüber kannst du dich ewig streiten. Auch die Bewegung eines Elektrons im Leiter oder Halbleiter ist nur ein Modell, das nicht besser ist als das der Defekelektronen. Und nein Defektelektronen sind keine positiv geladenen Ionen! Wenn dir das nicht klar ist, bitte ich dich dich darüber zu informieren was ein Ion ist. Und auch wenn ich mich wiederhole, mir fehlt immer noch deine "physikalische Beschreibung" des pn-Übergangs ohen Defekelektronen deinerseits und der Nachweis, dass das Modell der Defektelektronen falsch ist. --Cepheiden 17:12, 4. Aug. 2010 (CEST)

Tut mir wirklich leid, aber im Bild des Artikels sind runde, rote, positiv markierte Teilchen, genannt Defektelektronen, eingezeichnet und die gibt es im Teilchenzoo der Physiker eben nicht. Das wirst du zur Kenntnis nehmen müssen. Nach Stand der Physik ist das Modell also falsch. Ich verwehre dir die Verwendung des Modells ja gar nicht, ich wünsche nur eine Klarstellung im Artikel. Dass das Bild schlecht ist sind wir uns sowieso einig. --Nurbert 17:24, 4. Aug. 2010 (CEST)

Im Standardmodell gibt es viele Quasiteilchen nicht, die aber in vielen Bereichen der Physik zur Beschriebung von Vorgängen genutzt werden. Solange du mir nicht klar zeigst, dass die Modellvorstellung der Defektelektronen falsch ist und damit Fachautoren wie Kittel, Ashcroft, Sah, Harten, usw. offenbar seit Jahrzehnten Falschaussagen verbreiten bleibt das drin. Ein Hinweis, dass es sich bei dem Modell um eine Vereinfachung der Verhältnisse handelt (wie bei jedem Modell) ist in Ordnung, sollte aber spätestens damit klar sein, dass Defektelektronen eingeführt werden. Eine Überarbeitung kannst du gern vorschlagen, evtl erfahr ich dann endlcih was du unter der "physikalischen Beschreibung des pn-Übergangs" verstehst nach dem ich dich schon die ganze Zeit frage. --Cepheiden 17:32, 4. Aug. 2010 (CEST) P.S. Ein Buch das von einem Wissenschaftsjournalisten herrausgeben wurde über das diverser Fachautoren der (Festkörper-)Physik zu stellen, kann ich als Beleg nicht akzeptieren.

Na also sind wir uns einig. Wer tut den Hinweis rein, machst du das? --Nurbert 17:47, 4. Aug. 2010 (CEST)

Einig? Du sprichst die ganze Zeit davon, das Modell sei falsch. Dass du meinst wir müssen auf die Annahmen des Modells nochmals gezielt hinweisen, wurde nicht deutlich. --Cepheiden 18:18, 4. Aug. 2010 (CEST)

Du hast geschrieben: Ein Hinweis, dass es sich bei dem Modell um eine Vereinfachung der Verhältnisse handelt (wie bei jedem Modell) ist in Ordnung, sollte aber spätestens damit klar sein, dass Defektelektronen eingeführt werden. Also machen wir das, mehr wollte ich nicht. Die Defektelektronen werden mit diesem Hinweis erst eingeführt. Und dann kannst du sie im vereinfachenden Model weiterverwenden. Hiermit ist es def. deutlich gemacht. --Nurbert 22:45, 4. Aug. 2010 (CEST)

Nichtsdestotrotz ist die Abbildung im Artikel unsauber, vor allem dass dort positive und negative Atomrümpfe in der RLZ dargestellt werden. --Cepheiden 13:57, 4. Aug. 2010 (CEST)

Richtig, die Atomrümpfe sollten ganz aus der Zeichnung raus. Bei Jean Pütz / Einführung in die Elektronik / sind die auch nicht im Bild drin. Wer mit dem Defektelektronenmodell arbeitet, braucht die auch gar nicht. Der Begriff Rekombination im mittleren Bild wird dadurch sogar in das Gegenteil verkehrt, weil eine Ionisation vorangegangen sein müsste. Werden die Rümpfe aber weggelassen, so spricht man im Modell von Rekombination der Elektronen und Defektelektronen. --Nurbert 16:06, 4. Aug. 2010 (CEST)

Jean Pütz (meiner Meinung nach nicht der aus der hobbythek), ist nur ein Autor, der meiner Meinung nach nicht unbedingt zu den am häufigsten zitierten zählt. Es gibt ebenso Physikbücher, die dies so darstellen. Mit unsauber mein ich auch nicht zwangsläufig falsch, sondern durch die fehlende Legende in der Abbildung und der Trennung von beweglichen Ladungen und festen Ladungen, führt das bild leicht zu Falschinterpretationen. Denn die angeblich negativen Atomrümpfe im p-Gebiet sind ja erst nach der Rekombination von Akzeptorstelle (Defektelektron) und Elektron negativ geladen. und analog sind die Verhältnisse im n-Gebiet --Cepheiden 16:59, 4. Aug. 2010 (CEST)

Siehste, jetzt bist du selber auf das falsche Bild reingefallen obwohl du es bemängelt hattest. Rekombination ist so zu verstehen, dass eine Neutralisation statt findet. Wenn nach der Rekombination ein Atom negativ aufgeladen ist, stimmt was mit der Nomenklatur nicht Rekombination_(Physik)#Rekombination_im_Halbleiter. --Nurbert 17:09, 4. Aug. 2010 (CEST)

Wie bezeichnest du den Übergang eines Elektrons das aus eine Donatorstelle (über das Leitungsband eines Kristalls) zu einer Akzeptorstelle wandert? --Cepheiden 17:14, 4. Aug. 2010 (CEST)

Die Loslösung von der Donatorstelle bezeichnet man in der Physik als Ionisation. Die Bewegung des Valenzelektrons zum Akzeptor (Also der gesammte Ablauf der Verschiebung des Ladungsschwerpunkts am PN-Übergang, das meintest du doch?) nennt man eine Chemische Reaktion. Ich weiss, klingt komisch in dem Zusammenhang, ist aber so. ;-) --Nurbert 17:31, 4. Aug. 2010 (CEST)

Ob eine "chemische Reaktion" darüber lässt sich streiten, eine Reaktion auf jedenfall. Ob der beschriebene Vorgang eine Rekombination ist kann man ebenfalls streiten, dies ist aber die gängige Beschreibung. Außerdem ist eine Rekombination (z.B. Elektron positives Ion) auch nur eine spezielle Reaktion. --Cepheiden 17:39, 4. Aug. 2010 (CEST)

Negativ, lies nochmals: Rekombination_(Physik)#Rekombination_im_Halbleiter --Nurbert 17:45, 4. Aug. 2010 (CEST)

Wolltest du nicht zeigen, dass der Vorgang keine Rekombination ist? --Cepheiden 18:18, 4. Aug. 2010 (CEST)

Eigentlich nicht, hast ja du schon gemacht, oben. Aber dann halt doch: Atomrümpfe sind immer positiv geladen. Drum ist das Bild auch schlecht, hast du ja selber geschrieben. Wenn du sie weglässt, kannst du die Elektronen und Defektelektronen im Modell-Bild rekombinieren lassen und darüber hinaus dann die beiden Raumladungen entstehen lassen. Das macht sogar der Tipler (Seite 1361, Physik ISBN 3-86025-122-8) und das Buch hat gute Referenzen. Ich werde ev. ein neues Bildchen malen, das alte ist wirklich schlecht. Du hast jetzt sowohl für den Hinweis als auch für ein Besseres Bild seriöse Referenzen zum Anführen, damit sollten deine Bedenkenaber jetzt wirklich vom Tisch sein, alles gut belegt und nachvollziehbar. --Nurbert 23:12, 4. Aug. 2010 (CEST)

Also, das Bild macht keine Aussagen darüber was die dreieckigen Symbole bedeuten, das macht die Bildunterschrift im Artikel, die du ja verbessert hast. Dennoch zeigt die Diskussion, dass man das Bild nur schwer richtig interpretiert, man könnte fast sagen, man muss wissen was passiert um das Bild zu verstehen. Wenn du einen Idee hast wie man es auch für Laien besser darstellt ist allen geholfen. Mir fällt auf die Schnelle auch nichts anderes ein, als den Aspekt mit der getrennten Darstellung von Elektronen/Defektelektronen und den ionisierten Atomen außerhalb der Raumladungszone wegzulassen. So wirklich glücklich bin ich damit aber auch nicht.

Was soll der abschließende Hinweis? Entsprechende Referenzen hatte ich auch schon vorher zu hauf. Ich hatte deine Argumentation bemängelt, be der du mehrfach Aussagen wie folgende gemacht hast:

1. „Nach Stand der Physik ist das Modell also falsch.“
2. „... es sich bei der Modellerklärung mithilfe von Defektelektronen um eine "populärwissenschaftliche Beschreibungen aus Ingenieurbüchern" handelt“
3. „Tatsächlich fehlt aber elektrisch und physikalisch nichts, also rein virtuell nur im Gedankenmodell vorhanden. Das Modell hat eben nichts mit der Realität zu tun, auch wenn beim Rechnen richtige Resultate rauskommen.“

Dies sind deutliche Aussagen deinerseits. Einen Nachweis für die Unrichtigkeit des Modells oder eine alternativ Beschreibung hast du auch auf mehrfache Nachfrage nicht geliefert. Stattdessen scheinst du nun, deine Meinung bezüglich des Modells geändert zu haben und gibst dich mit einer (kleinen) Korrektur zu frieden („... mehr wollte ich nicht“). Du musst verstehen, dass dies für mich verwirrend ist. Es wäre kein Problem gewesen, diese notwendige Korrektur [1] gleich zu machen, aber stattdessen hast du das gesamte Modell angegriffen. Nunja wenn dieser Punkt nun geklärt ist, können wir uns ja gezielt nochmals an die Verbesserung der Abbildung kümmern. --Cepheiden 07:58, 5. Aug. 2010 (CEST)

Hinweis: commons:Category:PN-junction_diagrams --Cepheiden 08:21, 5. Aug. 2010 (CEST)

Danke für den Link. Dort sind auch Bilder wie sie auch der Tipler verwendet und die die unnötigen Ionen weglassen. Im Model ist die Erklärung dann widerspruchsfrei. Siehe zB. da, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PnJunction-E.PNG --Nurbert 13:26, 5. Aug. 2010 (CEST)

Animierte Grafik

Hallo, ich halte die neu eingefügte Grafik DIFF nicht geeignet für den Artikel. Die Grafik ist zu wenig erklärend und wird quasi auch nicht erklärt, so dass ein Laie überhaupt nicht verstehen wird worum es in den "zappelden" Grafik geht. Wenn es keine guten Argumente gibt, werde ich das demnächst wieder löschen. --Cepheiden 09:50, 24. Apr. 2010 (CEST)

Hinweis zur Beschreibung

„Die nachfolgende Erklärung verwendet das, von William B. Shockley entwickelte, Modell zur vereinfachten mathematischen Behandlung und darf nicht unmittelbar als Beschreibung der tatsächlich auftretenden physikalischen Vorgänge aufgefasst werden. So bewegen sich keinesfalls real positiv geladene Ionen, oder "Löcher" durch den Festkörper-Kristall. Für die praktischen Berechnung sind daher auch einige Normierungen nötig. Für die detailierte, physikalische Behandlung werden die Werkzeuge der Quantenphysik benötigt, was hier aber zu weit führen würde.“

– 213.162.66.148: DIFF-Link

Ich habe den zitierten Abschnitt wieder entfernt, da ich nicht sehe, dass dieser Hinweis eine Verbesserung für den Artikel darstellt. Zunächst wird im Artikel nicht von Ionen gesprochen, sondern klar auf Löcher/Defektelektronen eingegangen. Ein solcher Hinweis sorgt erst dafür, dass diese Fehlannahme getroffen wird. Auch ein Hinweis auf "Werkzeuge der Quantenphysik" ist ohne Verweis auf eine Quelle in der dies behandelt wird sinnfrei. --Cepheiden 09:21, 20. Mai 2010 (CEST)