PN-Übergang und Diode
Welcher Mechanismus des Lawinendurchbruchs ist richtig?
- AIm hohen elektrischen Feld beschleunigte Ladungsträger stoßen mit dem Gitter zusammen, erzeugen neue Elektron-Loch-Paare, und diese vermehren sich lawinenartig
- BElektronen durchtunneln quantenmechanisch eine dünne Barriere
- CDer Übergang schmilzt durch Temperaturanstieg
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Antwort: A. Im hohen elektrischen Feld beschleunigte Ladungsträger stoßen mit dem Gitter zusammen, erzeugen neue Elektron-Loch-Paare, und diese vermehren sich lawinenartig
Beim Lawinendurchbruch erzeugen im starken Feld der Raumladungszone beschleunigte Ladungsträger durch Stöße mit Atomen Elektron-Loch-Paare (Stoßionisation), die wieder beschleunigt werden und erneut Stöße auslösen, wodurch der Strom stark ansteigt. Das kritische Feld von Silizium beträgt etwa 3×10⁵ V/cm, und der Durchbruch tritt bei umso höherer Spannung auf, je niedriger die Dotierung und je breiter die Raumladungszone ist. SiC hat ein etwa zehnmal höheres kritisches Feld, sodass sich dieselbe Sperrspannung mit einer dünneren Driftschicht erreichen lässt und verlustarme Leistungsbauelemente entstehen.