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Questions and Answers
Was ist die Bandlücke von Silizium?
Was ist die Bandlücke von Silizium?
- 1.5 eV
- 1.17 eV (correct)
- 2.1 eV
- 1.12 eV
Wie hängt die Energie der Photonen mit der Wellenlänge zusammen?
Wie hängt die Energie der Photonen mit der Wellenlänge zusammen?
- Die Energie ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge. (correct)
- Die Energie variiert nur mit der Frequenz.
- Die Energie ist direkt proportional zur Wellenlänge.
- Die Energie ist unabhängig von der Wellenlänge.
Welche Beziehung beschreibt die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum?
Welche Beziehung beschreibt die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum?
- $c = ext{h} imes ext{E}$
- $c = ext{λ} imes ext{f}$ (correct)
- $c = ext{λ}^2 imes ext{f}$
- $c = rac{E}{ ext{h}}$
Warum können Photonen vom Halbleiter absorbiert werden?
Warum können Photonen vom Halbleiter absorbiert werden?
Wie werden Photodioden betrieben?
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Was wird bei Leuchtdioden (LED) erzeugt?
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Wie arbeiten Z-Dioden?
Wie arbeiten Z-Dioden?
Was entspricht ungefähr einem Elektronvolt (eV) in Bezug auf die Wellenlänge?
Was entspricht ungefähr einem Elektronvolt (eV) in Bezug auf die Wellenlänge?
Was wird unter n-Dotierung verstanden?
Was wird unter n-Dotierung verstanden?
Welche Aussage beschreibt den Zustand der Raumladungsschicht bei Kontakt einer p-Zone mit einer n-Zone?
Welche Aussage beschreibt den Zustand der Raumladungsschicht bei Kontakt einer p-Zone mit einer n-Zone?
Was passiert, wenn eine positive Spannung an die p-Zone einer Diode angelegt wird?
Was passiert, wenn eine positive Spannung an die p-Zone einer Diode angelegt wird?
In welcher Richtung fließt der Strom in Durchlassrichtung einer Diode?
In welcher Richtung fließt der Strom in Durchlassrichtung einer Diode?
Was beschreibt die Bandlücke in einem Halbleiter?
Was beschreibt die Bandlücke in einem Halbleiter?
Welche der folgenden Aussagen über Halbleiter ist korrekt?
Welche der folgenden Aussagen über Halbleiter ist korrekt?
Was geschieht bei Anlegen einer negativen Spannung an die p-Zone?
Was geschieht bei Anlegen einer negativen Spannung an die p-Zone?
Was passiert bei der Dotierung eines Halbleiters mit Donatoren?
Was passiert bei der Dotierung eines Halbleiters mit Donatoren?
Welche Aussage beschreibt das Verhalten einer idealen Diode?
Welche Aussage beschreibt das Verhalten einer idealen Diode?
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit bei einer realen Diode Strom in Durchlassrichtung fließt?
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit bei einer realen Diode Strom in Durchlassrichtung fließt?
Welches Material hat die größte Bandlücke?
Welches Material hat die größte Bandlücke?
Welche Aussage trifft auf die ideale Diode zu?
Welche Aussage trifft auf die ideale Diode zu?
Wie wird der pn-Übergang in Sperrrichtung beschrieben?
Wie wird der pn-Übergang in Sperrrichtung beschrieben?
Was sind typische Eigenschaften von Leitern?
Was sind typische Eigenschaften von Leitern?
Was ist der Unterschied zwischen Akzeptoren und Donatoren in der Dotierung von Halbleitern?
Was ist der Unterschied zwischen Akzeptoren und Donatoren in der Dotierung von Halbleitern?
Wie hoch ist die Energie eines Elektronens, das 1 eV entspricht?
Wie hoch ist die Energie eines Elektronens, das 1 eV entspricht?
Was passiert, wenn eine Diode leitet?
Was passiert, wenn eine Diode leitet?
Wie wird der Strom $I_{DA}$ in einem nichtlinearen Spannungsteiler bestimmt?
Wie wird der Strom $I_{DA}$ in einem nichtlinearen Spannungsteiler bestimmt?
Was gilt für die Spannung in einer Reihenschaltung von zwei Dioden?
Was gilt für die Spannung in einer Reihenschaltung von zwei Dioden?
Was beschreibt der nichtlineare Spannungsteiler?
Was beschreibt der nichtlineare Spannungsteiler?
Welche Aussage über die Parallelschaltung von Widerstand und Diode ist korrekt?
Welche Aussage über die Parallelschaltung von Widerstand und Diode ist korrekt?
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit die Diode in Fall 2 sperrt?
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit die Diode in Fall 2 sperrt?
Welche der folgenden Aussagen über die Kirchoffschen Gleichungen trifft auf Schaltungen mit Dioden zu?
Welche der folgenden Aussagen über die Kirchoffschen Gleichungen trifft auf Schaltungen mit Dioden zu?
Was passiert mit der Spannung $U$ in einer Diode, wenn $U$ größer als $U_D$ ist?
Was passiert mit der Spannung $U$ in einer Diode, wenn $U$ größer als $U_D$ ist?
Was ist ein Brückengleichrichter?
Was ist ein Brückengleichrichter?
Welche Dioden leiten während der positiven Phase der Eingangsspannung in einem Brückengleichrichter?
Welche Dioden leiten während der positiven Phase der Eingangsspannung in einem Brückengleichrichter?
Was geschieht während der negativen Phase der Eingangsspannung in einem Brückengleichrichter?
Was geschieht während der negativen Phase der Eingangsspannung in einem Brückengleichrichter?
Welche Aussage über die Dioden in einem Brückengleichrichter ist korrekt?
Welche Aussage über die Dioden in einem Brückengleichrichter ist korrekt?
Wie wird elektrischer Strom definiert?
Wie wird elektrischer Strom definiert?
Welches Bauteil wird als passives Element bezeichnet?
Welches Bauteil wird als passives Element bezeichnet?
Was ist die Funktion der Kirchhoffschen Regeln in der Schaltungsanalyse?
Was ist die Funktion der Kirchhoffschen Regeln in der Schaltungsanalyse?
Welche Art von Stromleitungsmechanismus ist in Halbleitern zu finden?
Welche Art von Stromleitungsmechanismus ist in Halbleitern zu finden?
Study Notes
Ladungstransport in Leitern und Halbleitern
- Elektronen im Valenzband sind fest an Atomkerne gebunden, während im Leitungsband eine freie Bewegung möglich ist.
- Die Bandlücke beschreibt den energetischen Abstand zwischen Valenz- und Leitungsband, meist in eV (Elektronenvolt) angegeben.
Klassifizierung von Materialien
- Leiter: Keine Bandlücke.
- Halbleiter: Bandlücken von 0,1 bis ~4 eV (z.B. Si hat 1,17 eV).
- Isolatoren: Bandlücke größer als 4 eV.
Dotierung in Halbleitern
- n-Dotierung: Fremdatome mit 5 Valenzelektronen werden in das Kristallgitter eingebaut; Majoritätsladungsträger sind Elektronen.
- p-Dotierung: Fremdatome mit 3 Valenzelektronen; Majoritätsladungsträger sind Löcher.
pn-Übergang und Raumladung
- Bei Kontakt einer p-Zone mit einer n-Zone entsteht eine Raumladungsschicht, in der keine Bewegung von Ladungsträgern stattfindet.
- Im stationären Zustand fließt kein Strom über den pn-Übergang.
Verhalten der Diode
- Durchlassrichtung: Strom fließt nahezu ungehindert von Anode (p) zu Kathode (n).
- Sperrrichtung: Stromfluss ist nahezu unterbunden.
- Ideale Dioden zeigen ein ohmsches Verhalten in Durchlassrichtung, wobei unterhalb einer Schwellenspannung (US) der Strom in Durchlassrichtung nahe Null ist.
Reale Dioden und Kennlinien
- In realen Dioden gibt es eine Schwellenspannung, unterhalb derer kein signifikanter Strom fließt.
- Energie der Photonen kann Elektronen vom Valenzband ins Leitungsband heben.
Diodentypen und ihre Verwendung
- Photodioden: Arbeiten in Sperrrichtung; erzeugen einen messbaren Strom durch lichtinduzierte Elektronen.
- Leuchtdioden (LED): Betrieben in Durchlassrichtung, wandeln elektrische Energie in Licht um.
- Z-Dioden: Spannungsbegrenzung und Überlastschutz in Sperrrichtung.
- SPAD: Hohe Empfindlichkeit für Einzelphotonen.
Einfache Schaltungen mit Dioden
- Kirchhoffsche Regeln gelten auch in Diodenschaltungen.
- Bei Einweggleichrichtern zeigt die Diode zwei Betriebszustände: leitet oder sperrt, abhängig von der angelegten Spannung.
Grafische Lösungen in Diodenschaltungen
- Nichtlineare Spannungsteiler und Reihenschaltungen erfordern die Kombination von Diodenkennlinien und bestimmten Widerstandswerte zur Bestimmung des Gesamtstroms.
- In Parallelschaltungen von Dioden und Widerständen addieren sich die Kennlinien in der Stromrichtung.
Brückengleichrichter
- Diese Schaltung wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um, indem während jeder Phase der Eingangsspannung verschiedene Dioden leiten.
Zusammenfassung
- Elementarladung ist quantisiert; elektrischer Strom ist die Änderungsrate der Ladung.
- Dioden zeigen unterschiedliches Verhalten in Sperr- und Durchlassrichtung.
- Kirchhoffsche Regeln und Leistungsbetrachtungen sind zentrale Konzepte in der Schaltungsanalyse.
- Dioden finden Anwendung in Gleichrichterschaltungen und verschiedenen elektronischen Bauteilen.
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Description
Dieses Quiz behandelt den Ladungstransport in Leitern und Halbleitern. Es wird auf die Unterschiede zwischen verschiedenen Materialklassen eingegangen und das Verhalten von Dioden sowie die Dotierungsprozesse erklärt. Teste dein Wissen über die Grundlagen der Festkörperphysik!
