Elektronische Schaltungstechnik I an der TU München

Karteikarten und Zusammenfassungen für Elektronische Schaltungstechnik I an der TU München

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Beispielhafte Karteikarten für Elektronische Schaltungstechnik I an der TU München auf StudySmarter:

Wie berechnet sich die Zeitkonstante τ und wie steht diese in Zusammenhang mit der Grenzfrequenz fg?

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Wie berechnet sich die Zeitkonstante τ und wie steht diese in Zusammenhang mit
der Grenzfrequenz fg?

RC - Tiefpass

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Wie sieht die Stromaufnahme aus der angelegten Wechselspannung der Schaltung
aus? Richtig??

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Welche Elemente werden zur Dotierung verwendet?

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Beschreiben Sie den pn-Übergang ohne äußere Spannung (was versteht man unter
den Begriffen Raumladungszone, Diffusion und Drift)?

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Was versteht man unter den Begriffen Raumladungszone, Diffusion und Drift?

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Was versteht man unter n- und p-Dotierung?

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Was sind bei einem n-dotierten Halbleiter die Majoritäts- bzw. Minoritätsträger?

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Was besagt das Fermi-Niveau?

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Warum wird ein Halbleiter dotiert?

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Welcher Nachteil ergibt sich aus dieser Stromaufnahme?

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Welche Durchbruchsmechanismen gibt es?

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Elektronische Schaltungstechnik I

Wie berechnet sich die Zeitkonstante τ und wie steht diese in Zusammenhang mit der Grenzfrequenz fg?

Als Grenzfrequenz fg wird diejenige Frequenz bezeichnet, bei der der ohmsche Widerstand (Wirkwiderstand) R genau so groß ist wie der Blindwiderstand XC.

T=R*C

fg = 1/(2*pi* τ)

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Wie berechnet sich die Zeitkonstante τ und wie steht diese in Zusammenhang mit
der Grenzfrequenz fg?

RC - Tiefpass

T = R*C

Als Grenzfrequenz fg wird diejenige Frequenz bezeichnet, bei der der ohmsche
Widerstand (Wirkwiderstand) R genau so groß ist wie der Blindwiderstand XC.
fg = 1/(2*pi*τ)

Elektronische Schaltungstechnik I

Wie sieht die Stromaufnahme aus der angelegten Wechselspannung der Schaltung
aus? Richtig??

aus? Richtig??
-> Stromimpuls des Trafos

Elektronische Schaltungstechnik I

Welche Elemente werden zur Dotierung verwendet?

Bor (3 Valenzelektronen = 3-wertig); p-Dotierung
Phosphor (5 Valenzelektronen = 5-wertig); n-Dotierung
Weitere sind: Aluminium, Indium (3-wertig) und Arsen, Antimon (5-wertig).

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Beschreiben Sie den pn-Übergang ohne äußere Spannung (was versteht man unter
den Begriffen Raumladungszone, Diffusion und Drift)?

Der p-n-Übergang (graue Fläche) ist eine Zone, die frei von beweglichen
Ladungsträgern ist, da positive Ladungsträger (sog. Defektelektronen oder Löcher)
des p-dotierten Kristalls und negative Ladungsträger (freie Elektronen) des n-
dotierten Kristalls auf die jeweils andere Seite des pn-Übergangs diffundiert und dort
durch Rekombination verschwunden sind (siehe Artikel pn-Übergang). Die
ursprünglichen Quellen der Ladungsträger, die Dotierungsatome, sind ortsfest und
bilden nun als Ionen eine Raumladung, deren elektrostatisches Feld die beiden
Ladungssorten voneinander fernhält und so die weitere Rekombination unterbindet.
Über die ganze Raumladungszone hinweg entsteht die Diffusionsspannung.
Raumladungszone: Eine Raumladungszone (RLZ), auch Verarmungszone oder
Sperrschicht genannt, ist im Übergang zwischen unterschiedlich dotierten
Halbleitern ein Bereich, in dem sich Raumladungen mit Überschuss und Mangel
an Ladungsträgern gegenüberstehen, so dass diese Zone im Gleichgewichtsfall nach
außen ladungsneutral erscheint. Diese Raumladungszone lässt bei Anlegen einer
äußeren Spannung nur in eine Richtung Stromfluss zu.
Diffusion: Bewegung der Ladungsträger aufgrund eines Dichteunterschiedes in
Kombination mit der thermischen Bewegung.
Drift: Bewegung der Ladungsträger durch die Kraftwirkung eines elektrischen Feldes.

Elektronische Schaltungstechnik I

Was versteht man unter den Begriffen Raumladungszone, Diffusion und Drift?

Raumladungszone: Eine Raumladungszone (RLZ), auch Verarmungszone oder
Sperrschicht genannt, ist im Übergang zwischen unterschiedlich dotierten
Halbleitern ein Bereich, in dem sich Raumladungen mit Überschuss und Mangel
an Ladungsträgern gegenüberstehen, so dass diese Zone im Gleichgewichtsfall nach
außen ladungsneutral erscheint. Diese Raumladungszone lässt bei Anlegen einer
äußeren Spannung nur in eine Richtung Stromfluss zu.
Diffusion: Bewegung der Ladungsträger aufgrund eines Dichteunterschiedes in
Kombination mit der thermischen Bewegung.
Drift: Bewegung der Ladungsträger durch die Kraftwirkung eines elektrischen Feldes.

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Was versteht man unter n- und p-Dotierung?

Unter Dotierung versteht man das gezielte Einbringen von Fremdatomen in einen
Halbleiter. Dies erhöht die Leitfähigkeit. Bei der p-Dotierung werden zusätzliche
Fehlstellen (Akzeptoren) durch 3-wertige Fremdatome eingebracht. Bei der n-
Dotierung werden zusätzliche Elektronen (Donatoren) durch 5-wertige Fremdatome
eingebracht.

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Was sind bei einem n-dotierten Halbleiter die Majoritäts- bzw. Minoritätsträger?

Majoritätsträger: Elektronen
Minoritätsträger: Löcher

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Was besagt das Fermi-Niveau?

Das Fermi-Niveau Ef ist das Energieniveau bei 0 Kelvin, bis zu dem Fermionen (z. B.
Elektronen) im Bändermodell besetzt sind. Die Fermi-Energie gehört dann zum
Elektron mit der höchsten Energie. Eine Verschiebung von Ef kann durch Donator-
und Akzeptordotierung erreicht werden. Nicht nur die Störstellenkonzentration,
sondern auch die Temperatur verschiebt das Niveau. Dann spricht man meist nicht
mehr von Fermi-Niveau (bei 0 Kelvin), sondern nur noch von Fermi-Energie ( >0
Kelvin).

Elektronische Schaltungstechnik I

Warum wird ein Halbleiter dotiert?

Dadurch wird die Leitfähigkeit erhöht. Die Leitfähigkeit eines gezielt verunreinigten
Siliziumkristalls kann so um den Faktor 106 erhöht werden.

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Welcher Nachteil ergibt sich aus dieser Stromaufnahme?

Es ergeben sich Ladestromspitzen, die in der Größenordnung des 30-fachen
Laststromes sind. Diese Stromspitzen verursachen einen erhöhten Spannungsabfall
an den Leitungen und beeinflussen die Kurvenform der Netzspannung.

Elektronische Schaltungstechnik I

Welche Durchbruchsmechanismen gibt es?

Lawineneffekt: Bei Durchbrüchen über 5,7V. Durch die angelegte äußere Spannung
werden Minoritätsträger so stark beschleunigt, dass es zu einer Stoßionisation mit
einem lawinenartigen Anwachsen der Anzahl der freien Ladungsträger kommt. Die
für einen Durchbruch notwendige Spannung nimmt um etwa 1mV/K zu.
Zenereffekt: Durchbrüche unter 5,7V entstehen durch einen quantenmechanischen
Effekt, der bei stark dotierten Halbleitern auftritt. Eine Erhöhung der Temperatur
unterstützt diesen Prozess, der Zener-Durchbruch zeigt einen negativen
Temperaturkoeffizienten von etwa 0,5mV/K.

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