Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Halbleiter und Temperatur


von Paul M. (array_959)


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Hallo zusammen !
jetzt habe ich eine Frage über Halbleiter . wieso kann der Halbleiter 
nicht so heiss sein ? ob der widerstand abnehmen wird , wenn die 
Temperatur zu hoch ist ?
Lg

von Timmo H. (masterfx)


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Die Schaltgeschwindigkeiten der Halbleider werden langsamer bei 
steigender Temperatur. Darum lassen sich CPUs unter anderem auch eine 
ganze ecke mehr übertackten wenn sie gut gekühlt werden.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Timmo H. schrieb:
> Die Schaltgeschwindigkeiten der Halbleider werden langsamer bei
> steigender Temperatur.
Das ist nicht grundsätzlich so. Die Beweglichkeit der Ladungsträger 
nimmt mit der Temp. eher zu.
Andere Effekte verursachen aber bei hohen Temp. Effekte, welche die 
Funktion des Halbleiters stark beeinträchtigen können.
https://www.uni-due.de/physik/ap/ANLEITUNGEN/C01_neu.pdf
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0701291.htm

Die Zusammenhänge sind sehr komplex und vielschichtig, so dass man diese 
nicht mal eben so trivial begründen kann.

> Darum lassen sich CPUs unter anderem auch eine
> ganze ecke mehr übertackten wenn sie gut gekühlt werden.
Da zäumst du das Pferd von hinten auf.
Beim Übertakten nimmt die Verlustleistung progressiv zu, so dass ohne 
sehr gute Kühlung innerhalb kurzer Zeit Strukturen durch Überhitzung 
irreversibel beschäfigt würden.
Gruß Öletronika

von Borgkönigin (Gast)


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U. M. schrieb:
> Das ist nicht grundsätzlich so. Die Beweglichkeit der Ladungsträger
> nimmt mit der Temp. eher zu.

Das würde ich verneinen wollen. Umso heißer der Halbleiter  ist umso 
stärker schwingt das Gitter und Elektronen kollidieren mit diesem --> 
die Zeit zwischen Zusammenstößen mit dem Kristallgitter sinkt, damit 
sinkt auch die Beweglichkeit.

von Mani W. (e-doc)


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Borgkönigin schrieb:
> Umso heißer der Halbleiter  ist umso
> stärker schwingt das Gitter und Elektronen kollidieren mit diesem -->
> die Zeit zwischen Zusammenstößen mit dem Kristallgitter sinkt, damit
> sinkt auch die Beweglichkeit.

Und der Widerstand erhöht sich...

von Mani W. (e-doc)


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Paul M. schrieb:
> ob der widerstand abnehmen wird , wenn die
> Temperatur zu hoch ist ?
> Lg

Sicher, wenn der Kristall verschmilzt...

von John D. (Gast)


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Paul M. schrieb:
> Hallo zusammen !
> jetzt habe ich eine Frage über Halbleiter . wieso kann der Halbleiter
> nicht so heiss sein ? ob der widerstand abnehmen wird , wenn die

Eine Sache wurde schon genannt: Halbleiterbauelemente wurden für einen 
bestimmten Temperaturbereich entwickelt und getestet. Bei Überschreiten 
diesen Bereiches kann die Bauteil-Performance oder -Funktion nicht mehr 
garantiert werden.
Eine andere Sache ist: Höhere Temperaturen beschleunigen die 
Alterungsprozesse stark. Halbleiterdefekte treten früher auf. Außerdem 
kommt es bei hohen Temperaturen schon zu Diffusionseffekten. Einfach 
gesagt verlaufen die Dotierungsprofile, die Bauteileigenschaften ändern 
sich dann irreversibel.

von cableer (Gast)


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Das Stimmt so beides nicht.

Die Mobilität der Ladungsträger im Halbleiter ist kaum von der 
Temperatur abhängig. Im Gegensatz zu metallischen Leitern ist jedoch die 
Ladungsträgerdichte (n) exponentiell von der Temperatur abhängig. Es 
werden durch Thermische Energie Ladungsträger vom Ferminiveau ins 
Leitungsband gehoben, diese Stehen dann zur Stromleitung zur Verfügung.

von John D. (Gast)


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cableer schrieb:
> Das Stimmt so beides nicht.
>
> Die Mobilität der Ladungsträger im Halbleiter ist kaum von der
> Temperatur abhängig. Im Gegensatz zu metallischen Leitern ist jedoch die
> Ladungsträgerdichte (n) exponentiell von der Temperatur abhängig. Es

Das ist zwar richtig, hat aber kaum etwas mit meinem Posting zu tun. Auf 
welche "beides" bezogst du dich?

von cableer (Gast)


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John D. schrieb:
> cableer schrieb:
>> Das Stimmt so beides nicht.
>>
>> Die Mobilität der Ladungsträger im Halbleiter ist kaum von der
>> Temperatur abhängig. Im Gegensatz zu metallischen Leitern ist jedoch die
>> Ladungsträgerdichte (n) exponentiell von der Temperatur abhängig. Es
>
> Das ist zwar richtig, hat aber kaum etwas mit meinem Posting zu tun. Auf
> welche "beides" bezogst du dich?

Das bezog sich auf die Vorpostings bezüglich der 
Temperaturabhängigkeiten und des Kristallgitters. An deinem Post der 
während ich meinen schrieb entstand habe ich nichts auszusetzen =)


In dem Bild ist nochmal gezeigt wie sich das mit den Halbleitern 
verhält. Ordnungsgemäßer Betrieb ist nur im Bereich der 
Störstellenerschöpfung möglich. In ihm hängt die Leitfähigkeit nur von 
der Dotierung ab, darüber dominieren thermisch erzeugte Ladungsträger, 
darunter sinkt die Ladungsträgerzahl unter das durch die Dotierung 
eingestellte Niveau ab.

https://de.wikipedia.org/wiki/Halbleiter#/media/File:Bereiche_der_Leitungsmechanismen_im_Halbleiter_DE.svg

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