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By Holger Göbel

Dieses Lehrbuch fuhrt in die Grundlagen der Halbleiterschaltungstechnik ein. Ziel ist es, dem Leser die Prinzipien und die Funktionsweise von Bauelementen und Schaltungen zu vermitteln. Auf die grundlegende Halbleiterphysik wird insoweit eingegangen, als es zum Verstandnis der Funktion der Halbleiterbauelemente erforderlich ist.

Der Autor behandelt die wichtigsten Grundschaltungen und leitet die entsprechenden Gleichungen so ab, dass der Leser die Vorgehensweise auch auf andere, komplexe Schaltungen ubertragen kann. Neben den analogen Grundschaltungen und deren Eigenschaften - vom einstufigen Spannungsverstarker bis zum integrierten Operationsverstarker - gibt das Buch eine Ubersicht uber den Entwurf digitaler Schaltungen in unterschiedlichen Technologien.

Das interaktive Lernprogramm S.m.i.L.E ermoglicht es, komplexe Zusammenhange mithilfe interaktiver Applets selbst zu veranschaulichen. Mit Hilfe von PSpice-Dateien kann der Leser die Funktion der im Buch vorgestellten Schaltungen an praktischen Beispielen selbst erproben.

Die CD-ROM zum Buch enthalt neben den die PSpice-Dateien das Lernprogramm S.m.i.L.E und die Studentenversion des Schaltungssimulators OrCAD-Pspice 9.1.

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21) Da aus Kontinuitätsgründen der Gesamtstrom entlang der Diode konstant sein muss, gilt ID = In (x) + Ip (x) = const. 2 Ableitung der Diodengleichung 53 pn Steigung ~ Ip ü ü ý Upn ~e pn0 x xn Abb. 8. Die Ladungsträgerdichte am Rand der Raumladungszone steigt exponentiell mit der Spannung über dem pn-Übergang. h. Elektronen- und Löcherstrom ändern sich innerhalb der Raumladungszone nicht, so dass man schließlich den in Abb. 9 gezeigten Verlauf der Ströme über dem Ort erhält. Raumladungszone I ID In Ip x -xp xn Abb.

9 gezeigten Verlauf der Ströme über dem Ort erhält. Raumladungszone I ID In Ip x -xp xn Abb. 9. Verlauf des Diodenstromes und der Teilströme entlang des Ortes. Der Gesamtstrom kann aus der Summe von dem Elektronenstrom an der Stelle −xp und dem Löcherstrom an der Stelle xn berechnet werden Damit kann der Diodenstrom durch Addition der bekannten Ströme In (−xp ) und Ip (xn ) an den Rändern der Raumladungszone berechnet werden. 24) mit dem Sättigungsstrom IS IS = qA Dp Dn pn0 + np0 Lp Ln . 9), erhalten wir für den Sättigungsstrom schließlich Dn Dp + L p ND L n NA IS = qAn2i .

2 Diode bei Anlegen einer äußeren Spannung Diode bei kurzgeschlossenem p- und n-Gebiet Wir wollen nun die Diodenstruktur untersuchen, wenn von außen eine Spannung Upn über die Diode angelegt wird. Zunächst soll der in Abb. 4, links, dargestellte Fall betrachtet werden, dass das p- und das n-Gebiet über einen metallenen Leiter miteinander kurzgeschlossen sind. Die Diffusionsspannung Φi führt dabei nicht zu einem Stromfluss, da sich an den beiden MetallHalbleiter-Übergängen, ähnlich wie an dem pn-Übergang, so genannte Kontaktspannungen aufbauen und die Summe aller Spannungen gleich null sein muss.

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