Bauelemente der Halbleiterelektronik: Teil 1 Grundlagen, by Dr. rer. nat. Herbert Tholl (auth.)

By Dr. rer. nat. Herbert Tholl (auth.)

Die Elektronik hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten so stürmisch entwickelt wie wohl kaum ein anderer Bereich der Elektrotechnik. Dabei waren es vor allem die Fortschritte der Festkörper- und Halbleiterphysik, die diese Entwicklung vorantrieben. Während in den fünfziger Jahren die Schaltungstechnik in zunehmendem Maße den übergang von Röhren- zu Transistorschaltungen vollzog, wurde in den sechziger Jahren als weiterer Fortschritt der Einsatz von integrierten Schaltkreisen erreicht. Im Bereich der integrierten Schaltkreise ist jetzt eine Entwicklung zu beobachten, die - bedingt durch eine verbesserte Halbleitertechnologie - zur Herstellung immer komplexerer integrierter Halbleiter­ schaltungen führt. Dies hat eine weitgehende Verringerung des Raumbedarfs elektroni­ scher Schaltungen zur Folge und führt gleichzeitig zur Steigerung ihrer Leistungsfähig­ keit. Sowohl elektronische Großrechner als auch besonders kleine elektronische Tisch­ rechner zeugen vom hohen Stand dieser Schaltungstechnik. Neben dieser Entwicklung hochintegrierter Halbleiterschaltungen wurde in den letzten zehn Jahren eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen mit speziellen Eigenschaften ent­ wickelt, die es erst ermöglichten, für viele Schaltungsprobleme besonders einfache und deshalb effektive Lösungen zu finden. Obwohl sich einerseits bei der Entwicklung neuer Halbleiterbauelemente bereits eine gewisse Sättigung abzeichnet, sind jedoch anderer­ seits viele dieser Bauelemente noch nicht in die Lehrbücher der Technischen Universi­ täten und Fachhochschulen eingegangen. Ziel dieses Buches ist es deshalb, eine Übersicht über die derzeit zur Verfügung stehenden Halbleiterbauelemente zu geben und ihren physikalischen Aufbau, ihre Wirkungsweise und ihre Anwendungsmöglichkeiten darzustellen.

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1 einen kleineren Strommaßstab gewählt. Hierdurch entsteht der Knick der Kennlinien im Nullpunkt des Koordinatensystems. 4 Schalt- und Frequenzverhalten Das Verhalten von Dioden bei schnellen Schaltvorgängen im /LS- bis os-Bereich sowie bei Frequenzen im MHz-Bereich wird durch die Diodenkapazitäten bestimmt [16]. Wir müssen die Kapazität der gesperrten Diode Cs und die Kapazität der leitenden Diode CD unterscheiden. 1 c) verursacht. 1) berechnen. er ist die relative Dielektrizitätskonstante. Ist die von außen an die Diode angelegte Sperrspannung groß gegen die Diffusionsspannung UD' kann für I Ual FI:I I UR I gesetzt werden.

B. 1 eingezeichnet ist. Damit der Gleichrichter gesichert ist, muß der Schnittpunkt zwischen B- und C-Kurve zeitlich vor dem Schnittpunkt zwischen A- und C-Kurve liegen. Im vorliegenden Fall würde die Sicherung bei 50 A nach 43 ms, also rechtzeitig, ansprechen. Sollen zur Erhöhung des Durchlaßstroms mehrere Dioden parallel geschaltet werden, ist es meist nötig, in Reihe zu jeder Diode einen sehr kleinen Widerstand (einige 0,1 Q) zu schalten, um die unterschiedlichen Durchlaßspannungen auszugleichen.

Die Brückenschaltung benötigt im Gegensatz zur Mittelpunktschaltung keinen Transformator mit zwei gleichen Sekundärwicklungen. 1). 2. 2 Gleichrichterschaltungen mit reiner Wirklast 43 Spannung Ud auf - 0,7 V gegen Masse. Ist c negativ gegen d, hält die leitende Diode D 4 den Punkt c auf - 0,7 V gegen Masse. Ist Klemme c positiv gegen Klemme d, fließt der Strom i 1 über die Diode D 1 , den Lastwiderstand R L und die Diode D 3 zum Transformator zurück. Kehrt sich die Polarität um, so benutzt der Strom i 2 den Weg von der Klemme d über die Diode D 2 , den Lastwiderstand R L und die Diode D 4 zur Klemme c des Transformators.

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