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Was ist eine Diode?

Allgemeines

Unter einer Diode versteht man ein elektrisches Bauelement, welches in eine Richtung als Isolator dient und in die andere Richtung den Strom passieren lässt. Es gibt hier also eine Durchlass- und eine Sperrrichtung. Durch Wechselstorm kann die Diode eine Umwandlung in Gleichstrom bewirken.

In der Umgangssprache bezieht sich der Ausdruck Diode eigentlich nur auf Siliziumdioden mit p-n-Übergang, während man durch Namenszusätze mehrere Varianten des Namens bekommt, wie zum Beispiel Röhrendiode. Für Strahlungen werden Zehner-, Photo- und Leuchtdioden verwendet.

Aufbau

Für den grundlegenden Aufbau einer Halbleiterdiode wird ein p-n-dotierter Halbleiterkristall oder ein Metall-Halbleiter-Übergang benötigt. Die Leitfähigkeit hängt hier von der Stromflussrichtung ab. Abhängig kann sie aber auch von der Polung der Betriebsspannung an Anode und Kathode sein. Die graue Fläche stellt meistens den p-n-Übergang dar, welcher frei von beweglichen Ladungsträgern ist. Die Dotierungsatome sind an einem Ort gebunden und bilden als Ionen eine Raumladung. Eine Antidiffusionsspannung entsteht über die ganze Raumladungszone hinweg.

Funktion

Unter einer Diode versteht man ein elektrisches Bauelement.

Unter einer Diode versteht man ein elektrisches Bauelement.

Als erstes muss ein n- und ein p-dotiertes Halbleitermaterial in Kontakt miteinander gebracht werden. Anschließend schließt man jeweils ein Kabel an die Halbleiterschichten an. Solange keine Spannung besteht, befinden sich im n-dotierten Material viele negativ geladene Stellen, während sich im p-dotierten Teil viele positive Stellen befinden. Mit “positiv” geladen wird hier jedoch gemeint, dass an diesem Ort ein negativ geladenes Teil fehlt und somit die positiven Teile überwiegen. Legt man an die Diode nun eine Spannung an, sperrt sich die Diode. Der Grund liegt in den gleichen Ladungen, die sich, wie bei einem Magneten, voneinander abstoßen.

Die hinzugefügten Elektronen sind negativ und stoßen sich von dem n-dotierten Material ab. Verbindet man jedoch den n-dotierten Teil einer Diode mit dem positiven Pol einer Spannung, so können die Elektronen zu diesem positiv geladenen Pol wandern.

Diodenarten

Es gibt viele Arten an Dioden, die voneinander unterschieden werden können. Hier die wichtigsten Exemplare, die es bei den Dioden gibt:

  • Gleichrichtung: Silizium-PN-Dioden bewirken Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung.
  • Kleinsignaldioden: Verwendung als Mischer, als Spannungsreferenz und zur Temperaturmessung.
  • Optik: Laser- und Photodioden dienen für optische Zwecke.

Durch einen Transformator kann man die benötigten Spannungen umwandeln und durch eine Diode wird aus Wechselstrom Gleichstrom. Statt einer Diode kann man auch einen komplexeren Gleichrichter nutzen. Die Einheit Farad beschreibt die elektrische Kapazität eines Kondensators.