Diode

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    Allgemeines

    Eine Diode ist ein Bauelement der Elektrotechnik und Elektronik mit stark richtungsabhängiger Leitfähigkeit bzw. Stromrichtungsabhängigkeit (Ventilwirkung). Es werden unterschieden Röhrendioden und Halbleiterdioden. Eine Diode besitzt nur zwei Anschlüsse - die Anode und die Kathode.

    Röhrendioden

    Röhrendioden existieren als direkt oder indirekt geheizte Elektronenröhren und werden in Hochvakuumdioden und gasgefüllte Dioden (auch als Glühkatoden- oder Edelgasgleichrichter bezeichnet) unterteilt. Hochvakuumdioden werden für die Gleichrichtung von hohen Wechselspannungen verwendet (bis ca. 100 Kilovolt). Gasgefüllte Dioden dienen zur Gleichrichtung von Wechselströmen relativ niedriger Frequenz (für Netzwechselstrom) und sind für Spannungen bis ca. 20 Kilovolt geeignet. Spezielle mit Edelgas gefüllte Dioden, so genannte Rauschdioden, werden für Frequenzen über 1 Gigahertz eingesetzt.

    Halbleiterdioden

    Halbleiterdioden sind Halbleiterbauelemente aus Germanium, Silicium, Galliumarsenid und Galliumphosphid, deren Funktion auf den Erscheinungen an pn-Übergängen beruht. Die Halbleiterdiode wirkt wie ein Ventil und lässt elektrische Ströme nur in einer Richtung passieren. Ihr Kern ist ein winziger Kristall aus Halbleitermaterial, in dessen Mitte zwei verschieden dotierte Bereiche (n- und p-Bereich) aneinander stoßen. In der Grenzschicht, dem so genannten pn-Übergang (etwa 1 Tausendstel Millimeter dick) laufen die entscheidenden Vorgänge ab. Die beweglichen Ladungsträger im n-Leiter sind Elektronen, im p-Leiter "Löcher" (Elektronenlücken). Beide führen ständig unregelmäßige Bewegungen aus, wobei sie mit den Atomen des Halbleitermaterials zusammenstoßen, dieses aber ziemlich gleichmäßig besetzen. Wird der Halbleiter in einen Stromkreis gebracht, werden die Löcher von + nach - und die Elektronen von - nach + getrieben. Aus dem n-Bereich in den p-Bereich diffundierende Elektronen vereinigen sich dort mit in der Überzahl vorhandenen Löchern, wodurch diese Seite der Grenzschicht an beweglichen Ladungsträgern verarmt. Dabei werden die Siliciumatome negativ, wodurch am p-Rand der Grenzschicht eine negativ geladene Zone entsteht. Aus dem p-Bereich diffundieren Löcher in den n-Bereich, wo sie von den Elektronen neutralisiert werden. Auch auf dieser Seite der Grenze verschwinden bewegliche Ladungsträger, es bildet sich eine positiv geladene Zone aus. In der Grenzschicht gibt es schließlich keine beweglichen Ladungsträger mehr: Die Elektronen werden von der negativen, die Löcher von der positiven Zone der Grenzschicht abgestoßen. Wird die p-Seite der Diode mit dem negativen und die n-Seite mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden, driften mehr Elektronen aus der Grenzschicht ins n-Gebiet und Löcher ins p-Gebiet. Die ladungsträgerfreie Grenzschicht wird breiter, die Diode sperrt (Sperrrichtung). Polt man um, liegt die Diode in Durchfluss- oder Durchlassrichtung, - sie leitet -, denn in der Grenzschicht vereinigen sich Elektronen und Löcher zu ungeladenen Paaren. Weil Löcher aus dem p-Gebiet in die Sperrschicht fließen, gelangen Elektronen aus der Sperrschicht ins p-Gebiet; es entsteht ein Elektronenstrom durch die Diode hindurch.

    Halbleiterdioden lassen sich nach Anordnung und Ausbildung des pn-Übergages in zwei Grundarten einteilen:

    - Spitzen- und Punktkontaktdioden

    - Flächendioden lassen sich abhängig von der Herstellungstechnologie einordnen in: Epitaxiedioden, Legierungsdioden, Planardioden.

    Nach dem Anwendungsbereich können Halbleiterdioden z.B. unterschieden werden nach:

    - Gleichrichterdioden (zur Wechselstromgleichrichtung)

    - Laserdioden, Leucht- oder Lumineszenzdioden, Photodioden (für optoelektronische Zwecke)

    - Lawinendioden, Tunneldioden (für Mikrowellenverstärker und Oszillatoren)

    - Magnetdioden (für Schaltzwecke)

    - Trigger- oder Vierschichtdioden (für die Erzeugung des Zündimpulses von Thyristoren und Triacs)

    - Z-Dioden (für Spannungsstabilisierungen).

    KALENDERBLATT - 3. Dezember

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