Spis treści:
Gleichrichterdioden werden häufig in elektronischen Schaltungen und Geräten verwendet. Finden Sie heraus, was sie sind und wie sie funktionieren!
Was ist eine Gleichrichterdiode?
Die Gleichrichterdiode gehört zu den passiven Bauelementen, d. h. zu den elektronischen Bauteilen, die keinen Strom erzeugen. Wie alle Dioden hat sie eine asymmetrische Struktur und leitet den Strom in jeder Richtung unterschiedlich. Gleichrichterdioden sind daher in der Lage, multidirektionalen Wechselstrom aus dem Stromnetz “gleichzurichten” und in unidirektionalen Gleichstrom umzuwandeln. Elemente dieses Typs sind in netzgespeisten Gleichstromsystemen sehr weit verbreitet und ein wichtiger Bestandteil vieler elektronischer Geräte und Anlagen.
Gleichrichterdiode - Aufbau
Der typischste und am weitesten verbreitete Typ von Gleichrichterdioden ist die Siliziumdiode. Wie andere Diodentypen besteht sie aus einer Anode und einer Kathode, in diesem Fall in Form eines einzigen Halbleiter-p-n-Übergangs. Siliziumdioden sind in der Lage, hohe Ströme und Spannungen zu leiten und zeichnen sich durch ihre kompakte Größe und hohe Temperaturbeständigkeit aus. Sie haben die früher verwendeten Germaniumdioden inzwischen praktisch verdrängt.
Äußere Konstruktion
Äußerlich sehen Gleichrichterdioden aus wie Zylinder, die auf einem dünnen Draht aufgereiht sind. Die richtige Polaritätsrichtung lässt sich leicht an dem Streifen auf dem Gehäuse erkennen – er befindet sich immer auf der Kathodenseite.
Spezifische Typen von Gleichrichterdioden
Zu den Gleichrichterdioden gehören neben den üblichen Siliziumdioden aufgrund ihrer Funktion häufig Schottky-Dioden oder Gasotronen und Vakuumdioden.
Schottky-Diode
Eine Schottky-Diode hat einen Metall-Halbleiter-(m-s)-Übergang anstelle eines Halbleiter-p-n-Übergangs, wodurch die elektrische Kapazität des Übergangs so weit wie möglich reduziert wird. Daher zeichnen sich Schottky-Dioden durch eine extrem kurze Schaltzeit (Wechsel von der Polarisation in Leitungsrichtung zur Polarisation in Sperrrichtung) aus, die in der Regel nur etwa 100 ps beträgt. Darüber hinaus zeichnen sich diese Elemente durch einen geringen Spannungsabfall in Leitungsrichtung, einen niedrigeren Sperrstrom als andere Dioden und einen relativ geringen Widerstand in Leitungsrichtung sowie eine hohe Lebensdauer und mechanische Festigkeit aus. Dank dieser Eigenschaften werden Schottky-Dioden in Schaltnetzteilen, Wechselrichtern oder elektronischen Schutzschaltungen eingesetzt.
Vakuumdioden und Gasotrons
Vakuumdioden und Gasotrons gehören zu den Elektronenröhren. Beide Typen haben in einem Vakuumgehäuse eingeschlossene Elektroden, wobei die Kathode ein zusätzliches Heizelement besitzt. Die Erwärmung der Kathode bewirkt die Emission von Elektronen und deren Bewegung zur Anode, was einen Stromfluss in umgekehrter Richtung (von der Anode zur Kathode) zur Folge hat. Bei umgekehrter Polarität lässt das zwischen den Elektroden erzeugte Feld die Bewegung der Elektronen nicht zu, so dass der Stromfluss in umgekehrter Richtung blockiert wird und die Diode nicht mehr leitet. Gleichrichterdioden dieses Typs werden z. B. in Rundfunkempfängern, medizinischen Geräten oder Fernsehgeräten verwendet.
Gleichrichterdioden: Wichtige Parameter
Gleichrichterdioden haben mehrere grundlegende Parameter, die ihre Verwendung in bestimmten Anwendungen bestimmen.
Maximale Sperrspannung
Dieser Parameter bestimmt die maximale Spannung, die durch die Diode in Sperrrichtung fließen kann, ohne dass die Diode beschädigt wird (Angabe in Volt)..
Maximaler Durchlassstrom
Dieser Parameter gibt den maximalen Strom (bei konstantem Betrieb) an, der sicher durch die Diode in Durchlassrichtung fließen kann (Wert in Ampere). Der maximale Augenblicksstrom oder Überlastwiderstand wird in der gleichen Einheit angegeben.
Maximale Verlustleistung
Dieser Parameter gibt die maximale Verlustleistung der Diode an (Angabe in Watt). Die Leistung wird in Wärmeenergie umgewandelt, weshalb sich die Dioden bei hohen Stromwerten erwärmen.
Konduktionsspannung
Dieser Parameter bestimmt die Spannung zwischen den Anschlüssen der Diode..
Maximale Betriebstemperatur
Ein sehr wichtiger Parameter für jede Gleichrichterdiode (und alle anderen Diodentypen) ist außerdem die maximale Betriebstemperatur. Diese sollte nicht überschritten werden, da sonst die Gefahr besteht, dass das Bauteil und der gesamte Stromkreis beschädigt werden oder im Extremfall sogar ein Brand entsteht.
Anwendung der Gleichrichterdiode
Gleichrichterdioden haben eine breite Palette von Anwendungen – sie sind eines der am häufigsten verwendeten elektronischen Bauteile. Einige der wichtigsten Anwendungen für Gleichrichterdioden sind
- Stromversorgungssysteme und Netzteile, die den Wechselstrom aus dem Stromnetz in Gleichstrom umwandeln, der für die Versorgung elektronischer Geräte geeignet ist;
- Wechselrichter, Spannungs- und Frequenzwandler;
- Stabilisatoren und Überspannungsschutzgeräte;
- Systeme zum Schutz von Geräten vor falschem Stromanschluss (Verpolung).
