An einem unbeschalteten pn-Übergang liegt zwischen p-Gebiet und n-Gebiet eine Spannung an. Sie beträgt typischerweise ca. 0,6 Volt. Wenn ich nun die Anode und die Kathode einer pn-Diode verbinde (kurzschließe), müsste doch über den Kurzschlussdraht ein Strom fließen, da ja an ihm eine Spannung anliegt. Aus Erfahrung (Schaltungstechnik) weiß ich aber, dass da kein Strom fließt. Irgendwas stimmt also nicht an der physikalischen Vorstellung (oder sie ist unvollständig). Kann mir jemand bitte physikalisch erklären, warum da kein Strom fließt.
Hallo! (Es ist Usus, dass man sich in diesem Forum grüßt…)
Für einen Strom brauchst Du nicht nur eine Spannung sondern auch bewegliche Ladungsträger. Die gibt es aber in einer Diode nicht, weil sich ja an der Grenze zwischen p- und n-Schicht eine Verarmungszone ausbildet.
Stell Dir den Stromkreis als Kugelbahn vor. Jede Kugel steht für ein Loch. (Man könnte es auch mit Elektronen erklären, aber dann stimmen die Vorzeichen nicht). Eine Diode besteht aus einem Hügel (p-Schicht) und einer Senke (n-Schicht). Die Höhe seht jeweils für das Potenzial. Sobald Du den Hügel mit der Senke verbindest, plumpsen alle Kugeln in das Loch. Da kommen sie nicht mehr raus. Sehr schnell gibt es keine Ladungsträger mehr. Selbst wenn Du die beiden äußeren Enden der Kugelbahn miteinander verbindest, rollen da keine Kugeln, weil auf dem Hügel keine mehr vorhanden sind und aus der Senke keine Kugeln herauskommen.
Möchtest Du doch etwas bewegen, gibt es genau zwei Möglichkeiten:
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Du schließt eine Spannungsquelle von außen an, d. h. einen Kugelvorrat, der mindestens so hoch liegt wie der Hügel.
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Du hebst unter Energieaufwand ständig Kugeln aus der Senke auf den Hügel.
Im zweiten Fall passiert genau das, was Du beschrieben hast: Es fließt ein Strom über die äußere Verbindungsleitung zwischen p-Schicht und n-Schicht. Letzteres nennt man dallerdings nicht mehr „Diode“ sondern „Solarzelle“.
Michael
Hallo und vielen Dank! Dein Beitrag hilft mir weiter. Der springende Punkt ist für mich soweit, dass hier zwar Raumladungen (in Form ionisierter Fremdatome) und ein elektrisches Feld vorhanden sind, aber eben keine freien Ladungsträger. Das war mir entgangen; ich habe wohl zu viel an Kondensatoren gedacht. Gut erklärt!
Hallo,
Ladungsträger. Das war mir entgangen; ich habe wohl zu viel an
Kondensatoren gedacht. Gut erklärt!
Zu viel hast du gar nicht an Kondensatoren gedacht. Eine Diode zeigt mit ihrer Fähigkeit zur Ladungsspeicherung auch ein kapazitives Verhalten.
Siehe etwa im untenstehenden Buch das Kapitel: „1.2 Halbleiterdioden“ auf Seite 27
Hallo
Grundsätzlich entscheidet der Innenwiderstand einer Strom- oder Spannungsquelle darüber, wieviel Strom kurzgeschlossen fließen wird.
Ist die Stromquelle unbeschaltet, fließt natürlich nix(„aus Erfahrung“, haha…).
MfG