Microstructure Physics

 

Applied Surface Physics and Micro Technology

A.. Dioden - Übung am 15. Mai 06, 18 Uhr

 

1. Ein pn-Übergang besitzt folgende Dotierkonzentrationen: As: 10¹⁶ cm^-3 und B 10¹⁶ cm^-3.
a) Berechnen sie die interne Diffusionsspannung (Verschiebung der Bänder zueinander ohne äußere Spannung)

b) Die Konzentration von As wird nun auf 10¹⁹ cm^-3 erhöht. Wie ändern sich die Diffusions-spannung, Sperrstrom und , qualitativ, die ausdehnung der Raumladungszonen in den Bereichen p und n?

c) Für einen einfachen Messkreis benötigen sie einen Gleichrichter mit möglicht geringer Durchlassspannung. Welches pn-Diodendesign könnte man vorchlagen? Was sind die Nachteile dieser Diode?  Kennen sie eine Diodenart, die besser für diese Anwendung geeignet ist?

 

2. Dezimal – 7Segment Dekoder. Eine 7-Segment Leuchtanzeige besteht aus 7 Leuchtdioden mit folgender Anordnung:

 

                                       

 

Common bezeichnet einen gemeinsamen Kathodenanschluß für alle Doden. Entwerfen sie eine einfache  Diodenschaltung, mit der sie eine „1“, eine „2“ und eine „3“ über einen Dreifachschalters direkt anzeigen können.

 

3. Einfachste Konstantspannungsquelle: Erzeugen sie mit zwei Dioden im Durchlassbetrieb
eine Quelle mit UA ca. 1,3 Volt und der Fähigkeit, 0- 20 mA an Strom zu liefern.
a) Wie legen sie den Vorwiderstand aus?
b) Verwenden sie Universaldioden 1N4448. Suchen sie dazu Datenblätter im web. Hilfreich sind  z.B. RS Components http://www.rsonline.de/cgi-bin/bv/info/InfoZone.jsp?cacheID=deie oder von Kollegen an der Penn State U http://www.neuroengineering.upenn.edu/curriculum/be526/1n4148.pdf . Welche Variation der Spannung Ua erwarten sie, wenn durch die Last ein Strom von 0-20 mA gezogen wird?  Die Größe von Interesse lautet im Englischen „Forward Voltage“ V_F. Nehmen sie die typischen Werte für 25 °C.