Semiconductor Devices Flashcards

Vocabulary flashcards based on the lecture Semiconductor Devices (SS 2026).

Gleichrichtender Metall-Halbleiter-Kontakt (1874)

Von Braun entdeckter erster Meilenstein in der Geschichte der elektronischen Bauelemente.

Spitzentransistor (1947)

Erster Transistor, entwickelt von Bardeen, Brattain und Shockley bei Bell Labs.

Integrierte Schaltung (1958/59)

Meilenstein der Elektronik, entwickelt von Kilby und Noyce.

Moore'sches Gesetz

Regel, nach der sich die Transistorzahl pro Chip etwa alle $2\,\text{Jahre}$ verdoppelt.

Passives Bauelement: Widerstand

Ein 'Verbraucher', der aus einem Leiter mit definierter Leitfähigkeit besteht (z. B. Konstantan, Cermet, Polysilicium, dotiertes Si).

Passives Bauelement: Kondensator

Ein 'Spannungsspeicher', bestehend aus Elektroden und einem Dielektrikum (z. B. $\text{SiO}_2$, $\text{Si}_3\text{N}_4$, $\text{Al}_2\text{O}_3$, $\text{Ta}_2\text{O}_5$, $\text{TiO}_2$ oder Ferroelektrika wie $\text{BaTiO}_3$, PZT, PVDF).

Passives Bauelement: Spule

Ein 'Stromspeicher', bestehend aus Spulendraht ($\text{Cu}$) und magnetischem Material (z. B. $\text{Fe}$, FeCo, NiFe).

PTC (Kaltleiter)

Verhalten von Metallen, bei denen mit steigender Temperatur $T$ mehr Gitterschwingungen auftreten, die Leitfähigkeit $\sigma$ sinkt und der Widerstand $R$ steigt.

NTC (Heißleiter)

Verhalten von Halbleitern, bei denen mit steigender Temperatur $T$ die Ladungsträgerdichte $n$ stark steigt und dominiert, wodurch der Widerstand $R$ sinkt.

Direkter Halbleiter

Halbleiter (z. B. GaAs mit $1,42\,\text{eV}$, GaN mit $3,37\,\text{eV}$), bei dem das Minimum des Leitungsbandes $E_L$ und das Maximum des Valenzbandes $E_V$ beim gleichen Impulsvektor $k$ liegen, was zu strahlender Rekombination führt (LEDs, Laser).

Indirekter Halbleiter

Halbleiter (z. B. Si mit $1,12\,\text{eV}$, Ge mit $0,67\,\text{eV}$, SiC), bei dem zur Rekombination zusätzlich ein Phonon notwendig ist, woraus eine sehr geringe Lichtausbeute folgt.

Effektive Masse $m^*$

Masseparameter, der den Einfluss des Kristallgitters auf die Ladungsträger berücksichtigt.

Thermisches Energieäquivalent $kT$ bei $300\,\text{K}$

Energieäquivalent mit einem Wert von ca. $25,9\,\text{meV}$.

Donator

Dotierstoff aus der V. Hauptgruppe (P, As, Sb), der ein Elektron abgibt und einen n-Typ-Halbleiter bildet.

Akzeptor

Dotierstoff aus der III. Hauptgruppe (B, Al, Ga, In), der ein Elektron aufnimmt und einen p-Typ-Halbleiter bildet.

Neutralitätsbedingung im Halbleiter

Gleichung für das Ladungsgleichgewicht im dotierten Halbleiter: $n + N_A^- = p + N_D^+$.

Störstellenerschöpfung

Temperaturbereich (Arbeitsbereich) eines dotierten Halbleiters, in dem $n \approx N_D$ gilt.

Raumladungszone (RLZ)

Bereich an einem pn-Übergang, aus dem Majoritätsträger diffundieren und ortsfeste ionisierte Dotanden zurücklassen.

Sperrschichtkapazität

Diodenkapazität, die auf der Modulation der RLZ-Ladung beruht und in Sperrrichtung dominiert (Varaktor).

Diffusionskapazität

Diodenkapazität, die durch die gespeicherte Minoritätsladung entsteht und in Flussrichtung dominiert.

Thermischer Durchbruch

Durchbruchmechanismus, bei dem Verlustleistung zu Erwärmung führt, was den Sperrstrom (proportional zu $n_i^2$) steigert und eine Mitkopplung bewirkt.

Lawinendurchbruch

Durchbruchmechanismus in schwach dotierten Halbleitern mit großer RLZ, bei dem Ladungsträger durch Stoßionisation vervielfacht werden und $U_{\text{BR}}$ mit der Temperatur $T$ steigt.

Zener-Durchbruch

Durchbruchmechanismus durch Band-zu-Band-Tunneln in hoch dotierten Halbleitern mit sehr schmaler RLZ ($U_{\text{BR}} < 5\,\text{V}$), wobei $U_{\text{BR}}$ mit steigender Temperatur $T$ sinkt.

Schottky-Kontakt

Gleichrichtender Metall-Halbleiter-Kontakt mit der Barriere $\Phi_B = \Phi_M - \chi$, der nur auf Majoritätsträgern basiert und dadurch sehr schnell schaltet.

Ohmscher Kontakt

Nicht-gleichrichtender Metall-Halbleiter-Kontakt, realisiert durch sehr kleine Barrierenhöhe oder sehr hohe Oberflächenkontaktdotierung (Tunnelkontakt).

Heteroübergang

Grenzfläche zweier Halbleiter mit unterschiedlicher Bandlücke $E_g$, was zu Bandsprüngen $\Delta E_L$ und $\Delta E_V$ führt.

Early-Effekt

Phänomen beim Bipolartransistor, bei dem ein Anstieg von $U_{\text{CE}}$ die BC-RLZ in die Basis ausdehnt, wodurch die neutrale Basisweite $w_B$ sinkt und der Kollektorstrom $I_C$ steigt.

Transitfrequenz $f_T$

Frequenzgrenze eines Transistors, angenähert durch $f_T \approx \frac{1}{2\pi \cdot \tau_{\text{EC}}}$.

JFET (Sperrschicht-FET)

Unipolarer FET, bei dem der Kanalquerschnitt zwischen Source und Drain über die RLZ-Weite eines in Sperrrichtung betriebenen pn-Gates gesteuert wird.

MESFET

Sperrschicht-FET, bei dem der pn-Übergang durch einen Schottky-Kontakt (Metall-Halbleiter) auf einem semi-isolierenden Substrat ersetzt ist.

Akkumulation (MIS-Kondensator)

Zustand bei $U_G < U_{\text{FB}}$, bei dem sich Löcher an der Grenzfläche ansammeln und die Bänder nach oben gebogen sind.

Starke Inversion (MIS-Kondensator)

Zustand bei einstellendem Oberflächenpotenzial $\phi_S = 2\phi_B$, bei dem $n_s = N_A$ gilt und sich ein Inversionskanal bildet.

Kanallängenmodulation

Effekt beim MOSFET in Sättigung, bei dem der Abschnürpunkt in Richtung Source wandert, die effektive Kanallänge sinkt und $I_D$ leicht steigt.

CMOS-Inverter

Grundschaltung bestehend aus einer Reihenschaltung eines pMOS-Transistors (oben an $U_{\text{DD}}$) und eines nMOS-Transistors (unten an Masse) mit verbundenen Gates.