Anwendungen von Halbleitern

1. Halbleiterwiderstände • (NTC- und PTC-Widerstände) • 2. Leuchtdioden • 3. Solarzellen Anwendungen von Halbleitern

2. 1. Halbleiterwiderstände • PTC-Widerstände (positive temperature coefficient) sind Kaltleiter • Sie leiten gut bei niedrigen Temperaturen • Sie sind „empfindlicher“ für Temperaturschwankungen als herkömmlicher Widerstände • Anwendung, z.B. als Fühler für Flüssigkeitsstände: • In der kalten Flüssigkeit ist der Widerstand gering •  starker Stromfluss • Liegt der PTC-Widerstand frei, steigt die Eigenerwärmung, der Widerstand steigt • geringer Stromfluss • Relais (Elektromagnet) schaltet ab • Alarmleuchte

3. 1. Halbleiterwiderstände • NTC-Widerstände (negative temperature coefficient) sind Heißleiter • Sie leiten gut bei hohen Temperaturen • Anwendung, z.B. als Brandmelder: • Bei Raumtemperatur ist Widerstand groß  geringer Stromfluss • Steigt die Temperatur durch Feuersinkt der Widerstand großer Stromfluss • Relais wird betätigt •  Hupe

4. 2. Leuchtdioden Leuchtdioden sind wie alle Dioden aus n- und p-leitendem Material mit einer Sperrschicht an der Grenze. • In Durchlassrichtung angelegte Spannung bewirkt in der Sperrschicht Rekombinationen von Elektronen und Löchern • Dabei wird Energie in Form von Licht frei • Leuchtdioden sind nur für geringe Stromstärken ausgelegt •  Strom muss meist durch Vorwiderstand begrenzt werden - +

5. Zusammenhang zwischen Licht und Spannung Man sieht aus dem Diagramm, dass ein Zusammenhang zwischen der Schwellenspannung der jeweiligen LED und der Farbe besteht. Je höher die Frequenz des ausgesandten Lichts ist, desto höher ist die Schwellenspannung.

6. 3. Solarzellen Solarzellen wandeln Lichtenergie in elektrische Energie um. • Aufbau: • Auf p-leitendem Silicium ist eine dünne Schicht n-leitendem Silizium aufgetragen • Auf die n-leitende Schicht ist sind (elektrisch leitende) Kontaktbahnen aufgedampft • Eine ebenfalls elektrisch leitende Trägerplatte hält die Anordnung • Am p-n-Übergang entsteht eine ladungsträgerarme Sperrschicht

7. Funktionsweise: • Werden die beiden Metallkontakte verbunden fließen die (überschüssigen) Elektronen der n-Schicht zur p-leitenden Schicht, wo sie mit Löchern rekombinieren •  Leerlaufspannung (ca. 0,5V) • Fällt Licht auf die Zelle gelangt es durch die dünne n-Schicht • In der Sperrschicht schlägt das Licht Elektronen aus den Löchern • Elektronen wandern zum n-dotierten, Löcher zum p-dotierten Bereich •  Aufgrund des stetigen Überschusses an Elektronen in der n-Schicht bzw. Löchern in der p-Schicht lässt sich eine Spannung abgreifen •  Je stärker der Lichteinfall und je größer die Solarzellenfläche, desto höher die Stromstärke