Sperrschichtdicke von Dioden

[Falk B. (falk)]

Hallo Gemeinde,

wer kann mir ungefähr sagen, wie dick die Sperrschicht einer 
durchschnittlichen Diode ist, sagen wir einer 1N4007 bei maximaler 
Sperrspannung von 1000V? Wie dick ist der Siliziumkristall? Ich würde 
mal tippen, um die 0,5mm.

Richtig toll wäre es, wenn jemand ungefähr sagen könnte, wie dick die 
Sperrschicht einer Avalanchediode ala SKa 3/17 ist.

MfG
Falk

[Purzel H. (hacky)]

> Ich würde mal tippen, um die 0,5mm.

Das waere dann eine rabbiate Feldstaerke von 2kV/mm. Wow. Ich wuerd mal 
Gurgel fragen ...

[Daniel H. (danielch)]

Hier http://de.wikipedia.org/wiki/P-n-%C3%9Cbergang#Berechnung steht was 
dazu, keine Ahnung ob das auch auf deinen Spezialfall anwendbar ist.

mfg

[Falk B. (falk)]

Jaja, die diversen Standardsuchen hab ich schon durch, superdolle 
Formeln gibt es da überall aber keinerlei HANDFESTE Zahlen!

[Falk B. (falk)]

@  Milli Oschi (Firma: - & -) (hacky)

>> Ich würde mal tippen, um die 0,5mm.

>Das waere dann eine rabbiate Feldstaerke von 2kV/mm. Wow.

Wow? Eher gähn. Normale Isolierstoffe verkraften zwischen 10-100kV/mm. 
Und in Halbleiterstrukturen kommt man da oft ran. Klassisches Beispiel 
MOSFET. Gateoxid 100nm? Macht bei 20V am Gate satte 200kV/mm. Selbst bei 
500 nm Oxiddicke sind es noch 40kV/mm. Aber dünne Schichten vertragen 
mehr als dicke. Dünnschichteffekte, Homogenität, Fehlerrate.

MFG
Falk

[Johannes E. (cpt_nemo)]

Falk Brunner schrieb:
> Jaja, die diversen Standardsuchen hab ich schon durch, superdolle
> Formeln gibt es da überall aber keinerlei HANDFESTE Zahlen!

Hier auf Seite 4 und 6 gibt es Formeln und auch Zahlen:

http://prof-gossner.eu/pdf/02-pn-Uebergang.pdf

Für 1000V komme ich damit auf eine Sperrschichtweite von ca. 50µm.

Ob das tatsächlich so stimmt, weiß ich nicht; ich hab einfach nur die 
Formel verwendet.

[Falk B. (falk)]

@  Johannes E. (cpt_nemo)

>http://prof-gossner.eu/pdf/02-pn-Uebergang.pdf

>Für 1000V komme ich damit auf eine Sperrschichtweite von ca. 50µm.

Ich auch. Das ist mal ein brauchbarer Ansatz. Danke. Und die 
Sperrschichtdicke von 1,25µm bei 0V ist auch ganz interessant.

MfG
Falk

[Johannes E. (cpt_nemo)]

Wobei in dieser Formel die konstanten N_A und N_D für die Dotierung mit 
10^15/cm³ eher als Beispiel zu verstehen sind. Je nach Diode werden 
diese Werte sicherlich stark unterschiedlich ausfallen und in der Regel 
ist die Dotierung auch asymmetrisch, also unterschiedlich im p- und 
n-Bereich.

Dadurch ist es ohne zusätzliche Daten schwierig, die genauen Werte für 
eine spezielle Diode zu ermitteln.

Es gibt aber von fast allen Dioden irgendwelche Spice-Modelle. Ist es 
vielleicht möglich, daraus diese geometrischen Daten zu berechnen? Die 
Sperrschicht-Kapazität ist ja direkt von der Dicke der Sperrschicht 
abhängig, das epsilon_r von Silizium ist bekannt. Was allerdings fehlt, 
sind die Abmessungen.

[Peter R. (pnu)]

bei Dioden mit PIN oder PSN-Struktur ist die Sperrschicht 100um bis 
einige 100um breit, also fast die Chip-Dicke. Das sind die sogenannten 
Diffusionsdioden wie die der 1N400X-Serie.

Bei einer Avalanche-Diode muss man zwei Diodentypen unterscheiden:
Die für Starkstromtechnik verwendeten Dioden haben PSN-Struktur, also 
auch eine recht dicke Sperrschicht, das "Avalanche" bezieht sich auf die 
Tatsache, dass sie aufgrund speziellen Aufbaus einen 
Avalanche-Durchbruch vertragen.
Bei Z-Dioden mit Avalanche-Durchbruch also oberhalb ca.6V ist die 
Sperrschicht nur im um-Bereich breit, da dort P- und N-Zone direkt 
aufeinanderstoßen.

[GaAsi (Gast)]

>bei Dioden mit PIN oder PSN-Struktur ist die Sperrschicht 100um bis
>einige 100um breit, also fast die Chip-Dicke.

Richtig. Elementarteilchendetektoren aus Silizium werden fast 
vollständig depleted und ihre Sperrschicht ist dann praktsich so dick 
wie der Detektor selbst.