Elektronische Bauelemente/ Aktiv/ Diode

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Halbleiterdioden[Bearbeiten]

Schaltzeichen
Frühe Halbleiterdiode: Kristalldetektor
unterschiedliche Bauformen historischer Leistungsdioden im Metallgehäuse

Halbleiterdioden bestehen aus einem dotierten Halbleiter. Am weitesten verbreitet sind Sperrschicht-Dioden. Entscheidend für deren Funktion ist der Übergang zwischen einer p-dotierten und einer n-dotierten Halbleiterschicht (Bipolardiode) oder ein Metall-Halbleiter-Übergang (Schottky-Diode, Golddraht-Diode), der zur Bildung einer Sperrschicht führt. Vom Herstellungsverfahren unterscheidet man zwischen Spitzen- und Flächendioden, von der Anwendung zwischen Signal- und Gleichrichterdioden. Die Spitzendiode besteht aus einem Halbleiterkristall auf den eine feine Metallspitze drückt und so an der Kontaktstelle einen winzigen pn-Übergang bildet, während die Flächendiode durch unterschiedliche Dotierung des Halbleiterkristalls eine relativ großflächige Sperrschicht besitzt. Spitzendioden können aufgrund der niedrigen Sperrschichtkapazität noch bei sehr hohen Frequenzen (mehrere Gigahertz) eingesetzt werden, sind aber nicht für hohe Leistungen geeignet. Flächendioden dominieren wegen der robusteren Konstruktion vor allem den Leistungsbereich als Gleichrichter- und Schaltdioden.

Die erste in größerem Umfang eingesetzte Halbleiterdiode war der „Kristalldetektor“, der in den Anfangszeiten des Rundfunks wesentlicher Bestandteil einfacher Emfpänger war und durch den Effekt des sperrenden Metall-Halbleiter-Übergangs funktionierte. Dieser vergleichsweise primitiv konstruierte Detektor bestand aus einem in einer Metallhalterung eingespannten Halbleiterkristall, meistens aus Bleisulfid (PbS), auf dessen Oberfläche eine federnde Metallspitze als zweite Kontaktstelle angebracht war. Damit sich eine Sperrschicht ausbildete, musste die Spitze mit dem nötigen Druck eine aktive Stelle des Kristalls berühren. Diese Vorrichtung wurde von den damaligen Radiobastlern häufig noch selbst gebaut.

An die p-Schicht wird die Anode angeschlossen. An die n-Schicht wird die Kathode angeschlossen.

Die Kathode der Diode ist durch einen Ring gekennzeichnet.

Ab der Schleusen- oder Durchlassspannung fließt der Durchlassstrom.

Dadurch leiten sie den Elektrischen Strom nur in eine Richtung gut, der Durchlassrichtung, in der anderen Richtung- der Sperrrichtung -hingegen leiten sie bis zum Erreichen der Sperrspannung nicht. Deshalb werden sie unter Anderem für Gleichrichter oder als Verpolungsschutz eingesetzt.

Silizium, Germanium, Schottky Diode

Eine Siliziumdiode hat gewöhnlich eine Durchlassspannung von 0,7 V und eine Spitzenspannung von 100 bis 200 V.

Z-Diode/Zener-Diode

Z-Dioden bzw. Zener-Dioden werden in der Regel in Sperrrichtung zur Spannungsstabilisierung oder zur Spannungsbegrenzung eingesetzt.

Kennlinie

U-I Kennlinie einer Siliziumdiode