Diode – das einfachste Halbleiterbauelement
Die häufigste Funktion einer Diode besteht darin , den Strom gleichzurichten – sie lässt ihn nur in eine Richtung (die sogenannte Leitungsrichtung) fließen, während er ihn in der entgegengesetzten Richtung blockiert (Sperrvorspannung). Allerdings können Dioden aufgrund ihrer nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie (I/V) ein komplexeres Verhalten aufweisen als nur die Steuerung des Stromflusses. Halbleiterdioden beginnen erst dann, Strom zu leiten, wenn die Schwellenspannung in Leitungsrichtung erreicht ist. Der Spannungsabfall an der Diode variiert nur mit der Temperatur; Dieser Effekt kann zur Messung genutzt werden.
Verschiedene Arten von Dioden
Die I/V-Eigenschaften der Diode können durch die Auswahl geeigneter Materialien verändert werden. Mit diesen Techniken werden spezielle Dioden hergestellt, beispielsweise zur Spannungsstabilisierung ( Zener-Dioden ), zum Schutz von Schaltkreisen vor Spannungsspitzen ( Avalanche- und Schottky-Dioden ), zur elektronischen Abstimmung von Radio- und Fernsehempfängern ( Varicaps und Varaktoren ) und zur Erzeugung von HF-Schwingungen ( Tunneldioden, Gunn-Dioden ) zur Lichterzeugung ( LEDs ). Als Schrotrauschgeneratoren können sowohl Vakuum- als auch Halbleiterdioden verwendet werden.
Die Geschichte der Diode
Thermionische Dioden (vakuum- oder gasgefüllt) und Halbleiterdioden wurden getrennt, aber etwa gleichzeitig im frühen 20. Jahrhundert entwickelt, zunächst als Detektoren für Funkempfänger. In den 1950er Jahren wurden Vakuumdioden häufiger verwendet, da die ersten Halbleiter-Blade-Dioden instabil waren. Darüber hinaus verfügten die meisten Empfängergeräte bereits über andere Vakuumröhren zur Verstärkung, sodass Dioden problemlos in diese Komponenten integriert werden konnten. Röhrengleichrichter – Vakuum und Gas – konnten hohe Ströme und Spannungen besser verarbeiten als die damals verfügbaren Halbleiterdioden (z. B. Selengleichrichter). Erst in den 1950er Jahren wurden Sperrschichtdioden entwickelt – unter Verwendung eines Halbleiter-PN-Übergangs – und begannen langsam, Röhrengeräte zu ersetzen.
Funktionsprinzip des PN-Übergangs
An der Grenzfläche zwischen zwei Halbleitermaterialien mit P- und N-Dotierung entsteht ein PN-Übergang. Die P-Seite enthält einen Überschuss an Löchern und die N-Seite enthält einen Überschuss an Elektronen. Dadurch kann elektrischer Strom nur in einer Richtung durch den Übergang fließen, wenn ein externes elektrisches Feld – eine Spannung – an das Halbleiterbauelement angelegt wird. Der PN-Übergang wird durch Dotierung von Schichten gebildet, beispielsweise durch Ionenimplantation, Dotierstoffdiffusion oder Epitaxie.
Arten von Dioden
Unser Geschäft bietet eine große Auswahl an Halbleiterdioden für viele Anwendungen. Neben typischen Stromgleichrichtungsgeräten bieten wir Elemente wie Schottky-Dioden oder Zener-Dioden an, die sich durch eine ungewöhnliche Form der I/V-Kurve auszeichnen, sowie Leuchtdioden, die unter dem Einfluss von elektrischem Strom Licht emittieren. Jedes dieser Halbleiterbauelemente ist einer anderen Anwendung gewidmet. Dank der übersichtlichen Kategorieneinteilung im Botland-Shop finden Sie ganz einfach den Artikel, den Sie benötigen.
