Temperaturverhalten von Halbleitern

Halbleiterbauelemente wie z. B. Dioden oder Transistoren ändern ihren Innenwiderstand bei Temperaturänderung. Somit nimmt die Temperaturänderung Einfluss auf das Strom-Spannungsverhalten von Halbleitern.

Die Ladungsträgerbeweglichkeit in einem Halbleitermaterial wird durch die Temperatur beeinflusst. Bei einer höheren Temperatur stoßen die Ladungsträger öfter zusammen und werden somit unbeweglicher. Doch gerade durch die höhere Temperatur werden weitere Ladungsträger aus dem Halbleitermaterial frei, was zur Erhöhung der Leitfähigkeit führt. Die Eigenleitung des Halbleiters steigt. Das führt zu einem größeren Sperrstrom (R = Reverse).
Das Diagramm beschreibt die Abhängigkeit des Sperrstroms von der Sperrschichttemperatur bei einer Silizium-Diode. Der Sperrstrom wächst annähernd exponentiell mit steigender Temperatur.

Bei steigender Temperatur nimmt der Durchlasswiderstand (F = Forward) eines Halbleiters ab. Die Schwellspannung (Diffusionsspannung) wird dadurch etwas herabgesetzt.
Das Diagramm beschreibt beispielhaft die Abhängigkeit des Verlaufs der Durchlasskennlinie von der Sperrschichttemperatur der Diode BAY 41.

Das Temperaturverhalten einer Diode beeinflusst ihr Sperrverhalten. Mit steigender Temperatur nimmt der Sperrstrom zu. Das Durchlassverhalten bleibt davon nahezu unberührt. Mit steigender Temperatur wird der Durchlasswiderstand und somit die Schwellspannung etwas geringer. Die Durchlassspannung einer Diode ändert sich linear mit etwa -2 mV pro Grad Celsius (°C). Je höher die Temperatur, umso niedriger die Durchlassspannung.
Durch das Verstärken dieser Spannungsänderung lässt sich ein einfaches Temperaturmessgerät realisieren.