Zum Hochfrequenzverhalten der Randschichtgleichrichter
ZusammenfassungIn Randschichtgleichrichtern mit einsinniger Störstellenhalbleitung kann sich eine Verzögerung im Reaktionsgleichgewicht zwischen ortsfester Störstelle und der von ihr abgegebenen Elektronenart nur dann im Scheinwiderstands- und Gleichrichterverhalten bemerkbar machen, wenn die Störstellen im Halbleiterinnern zum wesentlichen Teil undissoziiert bleiben. Das ist zugleich die Bedingung für das Auftreten einer Reserverandschicht. Es wird gezeigt, daß in Gleichrichtern mit Erschöpfungs- plus Reserverandschicht die Randschichtkapazität (bei kleiner Wechselstrombelastung) von einem der Dicke der Erschöpfungsschicht entsprechenden Anfangswert mit wachsender Frequenz bis zu einem mehrfach kleineren Wert absinken muß, der der gesamten Randschichtdicke, einschließlich der Reserverandschicht, entspricht. Als kinetisch maßgebende Frequenz ωkin erscheint dabei das Produkt des Wiedervereinigungskoeffizienten α mit einer Elektronendichte; da die dielektrische Relaxationsfrequenz ωrel ebenfalls als Produkt eines konstanten, von der Beweglichkeit μ und Dielektrizitätskonstante ε abhängigen Faktors (von der Größenordnung 10−5 cm3 sec−1) mit einer Elektronendichte darstellbar ist, ergibt sich das Verhältnis ωkin∶ ωrel als eine durch α, μ und ε vollständig bestimmte Größe, die anscheinend in jedem Fall ≪ 1 ist. Unter dieser Annahme, die der obigen Kapazitätsaussage zugrunde liegt, wird mit zunehmender Frequenz die Reserverandschicht nicht wegen ihrer zu geringen örtlichen Leitfähigkeit, sondern wegen des Versagens der geforderten schnellen Störstellenumladungen kapazitiv überbrückt („dynamische Erschöpfungsrandschicht“). Der Vergleich der Theorie mit Scheinwiderstandsmessungen von F.Rose an Cu2O-Gleichrichtern führt zu α - Werten von der Größenordnung 5·10−10 cm3 sec−1 für die Reaktion Cu □′+⊕ → Cu □× im Cu2O, und damit zu einer Bestätigung der gemachten Voraussetzung. Nach einem Vergleich des ermittelten α - Wertes mit Literaturangaben, die sich auf verwandte Fälle beziehen, und nach Diskussion des Kapazitätsverhaltens bei nicht verschwindender Vorspannung wird die Betrachtung noch durch Annahme eines zweistufigen Wiedervereinigungsprozesses erweitert. Endlich wird in einem Schlußabschnitt der Einfluß der Reaktionsträgheit auf die OHMsche Leitwertkomponente der Randschicht gestreift sowie der Einfluß der Reaktionsträgheit auf die Güte der Gleichrichterwirkung bei kleinen Amplituden im Gebiet höchster Frequenzen diskutiert.