Nederlands
Menu

Wat is Uitputtingslaag (depletion layer)?

Gebied rond de grens van een pn-junctie waarin vrijwel geen ladingdragers aanwezig zijn. De laag wordt breder bij sperspanning.

Japanse benaming: 空乏層

“Uitputtingslaag (depletion layer)” komt voor in 31 oefenvragen uit 7 onderwerpen, bijv. PN-overgang en diode, MOSFET, Halfgeleiderfysica.

Uitputtingslaag en sperspanning bij een pn-overgang Elektronen Gaten Zonder voorspanning −,+,−,+ ,,, ,,,, p-type n-type Uitputtingslaag Bij een hogere sperspanning −,+,−,+,−,+,−,+,−,+,−,+ ,, ,,, p-type n-type De uitputtingslaag wordt breder
Uitputtingslaag en sperspanning bij een pn-overgang · Bekijken in het figurenoverzicht

Vakgebied: PN-overgang en diode

Nu oefenen: vragen over Uitputtingslaag (depletion layer)

Wat gebeurt er met de breedte van de uitputtingslaag wanneer de sperspanning over een pn-junctie wordt vergroot?

  1. ADeze wordt smaller
  2. BDeze verandert niet
  3. CDeze wordt breder
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Deze wordt breder

Bij sperrichting werkt de externe spanning in dezelfde richting als de ingebouwde potentiaal en worden ladingdragers verder van de junctie weggetrokken, zodat de uitputtingslaag breder wordt. De breedte is ongeveer evenredig met √(Vbi + V); bij een viermaal zo grote spanning wordt ze bijvoorbeeld ca. 2 keer zo groot. Naarmate de uitputtingslaag breder wordt, daalt de junctiecapaciteit (C = εA/W), een eigenschap die in varicapdiodes wordt benut. Een bredere zone die het elektrisch veld opneemt draagt ook bij aan de doorslagspanning.

Hoe breidt de uitputtingslaag zich uit bij een pn-junctie (p+n-junctie) waarvan de onzuiverheidsconcentratie aan de p-zijde veel hoger is dan aan de n-zijde?

  1. ASterk naar de n-zijde met de lage onzuiverheidsconcentratie
  2. BSterk naar de p-zijde met de hoge onzuiverheidsconcentratie
  3. CAltijd gelijk naar de p-zijde en de n-zijde
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. Sterk naar de n-zijde met de lage onzuiverheidsconcentratie

Aan beide zijden van de uitputtingslaag is de hoeveelheid lading van geïoniseerde onzuiverheden gelijk (NA·xp = ND·xn). De zijde met de lage concentratie wordt over een groter gebied uitgeput om dezelfde lading te krijgen, dus bij een p+n-junctie breidt de uitputtingslaag zich vrijwel geheel naar de n-zijde uit. Daardoor worden doorslagspanning en capaciteit vrijwel bepaald door de concentratie aan de lage-concentratiezijde, en kan de berekening met slechts één zijde worden benaderd (eenzijdige abrupte junctie). De laag gedoteerde driftlaag van vermogenscomponenten benut deze eigenschap om hoge spanningen te dragen.

“Uitputtingslaag (depletion layer)” in de toelichting

Vragen met “Uitputtingslaag (depletion layer)” (31)

  1. Wat gebeurt er met de breedte van de uitputtingslaag wanneer de sperspanning over een pn-junctie wordt vergroot?
  2. Hoe breidt de uitputtingslaag zich uit bij een pn-junctie (p+n-junctie) waarvan de onzuiverheidsconcentratie aan de p-zijde veel hoger is dan aan de n-zijde?
  3. Welke uitspraak over het verband tussen de breedte van de uitputtingslaag van een eenzijdige abrupte junctie en de sperspanning V is juist? (wanneer V ruim groter is dan de ingebouwde potentiaal)
  4. Welke uitspraak over de uitputtingslaag van een pn-junctie in thermisch evenwicht is juist?
  5. Welke formule drukt de uitputtingslaagcapaciteit (junctiecapaciteit) C van een pn-junctie in sperrichting uit in het junctieoppervlak A, de breedte van de uitputtingslaag W en de permittiviteit ε van de halfgeleider?
  6. Wat is de meerderheidsladingdrager in een p-type halfgeleider?
  7. Hoe heet het proces waarbij elektronen en gaten recombineren via diepe niveaus (traps) in de verboden zone?
  8. Welke waarde ligt het dichtst bij de relatieve permittiviteit van silicium?
  9. Welke uitspraak over het verband tussen de verzadigingsstroom in sperrichting van een pn-junctiediode en de temperatuur is juist?
  10. Welke eigenschap wordt benut door een varicapdiode (variabele-capaciteitsdiode)?
  11. Welke uitspraak over het verband tussen de ingebouwde potentiaal (diffusiespanning) van een pn-junctie en de onzuiverheidsconcentraties aan beide zijden is juist?
  12. Wat is het juiste mechanisme van lawinedoorslag?
  13. Wat is het belangrijkste mechanisme van de doorslag bij lage sperspanning in een pn-junctie met een zeer hoge onzuiverheidsconcentratie?
  14. Wat is het juiste gebruikelijke gebruik van een fotodiode voor lichtdetectie?
  15. Welke uitspraak over de kenmerken van een PIN-diode, met een laag gedoteerde i-laag tussen de p- en n-laag, is juist?

Verwante termen

Junctiecapaciteit (depletiecapaciteit) Via Lawinedoorslag (avalanche breakdown) Drempelspanning (threshold voltage) FinFET Numerieke apertuur (NA) Donkerstroom Bandgap (bandkloof) Fotodiode Aan-weerstand (on-resistance)

Naar de woordenlijst