Verwendung einer Diode

Dioden sind Halbleiterbauelemente, die den Strom in einer Richtung effektiv blockieren, während sie den Stromfluss in die andere zulassen. Eine ideale Diode verhält sich daher wie ein Schalter, der in eine Richtung geöffnet und in die andere Richtung geschlossen ist. Dioden sind in Gehäusen wie Glas oder Kunststoff eingeschlossen, die mit einem Band gekennzeichnet sind, um die Kathodenseite anzuzeigen. Ein Stromfluss von der Anode zur Kathode bedeutet, dass die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, während ein Stromfluss von der Kathode zur Anode bedeutet, dass die Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist.

Dioden werden aus Halbleitern wie Silizium oder Germanium gebildet, die dotiert sind, um einen sogenannten PN-Übergang zu bilden. PN-Übergänge werden aus einer Kombination von P-Typ- und N-Typ-Halbleitern erzeugt. P steht für positiv und N für negativ. Halbleiter haben Löcher oder positive Ladungen und freie Elektronen oder negative Ladungen.

Ein Halbleiter, der dotiert wurde, um einen P-Typ zu bilden, weist Löcher als Majoritätsträger auf, und Elektronen sind Minoritätsträger. Eine angelegte Spannung bewirkt, dass sich die Elektronen nach links und die Löcher nach rechts bewegen, und die Löcher rekombinieren mit freien Elektronen aus dem externen Stromkreis. Die Anzahl der Elektronen ist so gering, dass ihre Wirkung vernachlässigbar ist, und daher wird nur die Bewegung der Löcher betrachtet. P-Typen haben eine positive Überladung.

Ein Halbleiter, der dotiert wurde, um einen N-Typ zu bilden, hat freie Elektronen als Majoritätsträger und Löcher als Minoritätsträger. Eine angelegte Spannung bewirkt, dass sich die freien Elektronen nach links und die Löcher nach rechts bewegen. Diese Löcher werden von Elektronen aus einem externen Stromkreis aufgefüllt. Die Anzahl der Löcher ist so gering, dass ihre Wirkung vernachlässigbar ist, und daher wird nur der Fluss der freien Elektronen betrachtet. N-Typen haben eine negative Überladung.

Eine Diode wird durch einen Pfeil symbolisiert, der angibt, in welche Richtung der Stromfluss zulässig ist. Wenn der Strom auf diese Weise fließt, wird es als vorwärts vorgespannt bezeichnet. Der Pfeil hat einen Balken, um anzuzeigen, dass der Strom blockiert wird, wenn er in die entgegengesetzte Richtung geht. Eine Diode mit Stromfluss in die falsche Richtung wird als Sperrspannung bezeichnet. Im wirklichen Leben blockieren in Sperrrichtung vorgespannte Dioden den Stromfluss, lassen aber schließlich etwas zu, wenn zu viel falsch ist. Wenn dies geschieht, zerstören sich normale Dioden selbst.

LEDs sind Leuchtdioden, die speziell dafür konstruiert sind, Licht auszustrahlen. Zener-Dioden werden in Sperrrichtung leitend gemacht, anstatt zerstört zu werden. Varistoren verhalten sich wie Back-to-Back-Zenerdioden und können bis zu 1.000 Volt verarbeiten. Varaktoren funktionieren wie spannungsvariierende Kondensatoren.

Dioden werden auf vielfältige Weise verwendet. Einige von ihnen ändern Wechselstrom in Gleichstrom, indem sie einen Teil des Signals entfernen. In dieser Eigenschaft werden sie als Gleichrichter bezeichnet. Sie fungieren als elektrische Schalter und sind in Überspannungsschutzgeräten nützlich, da sie Spannungsspitzen verhindern können. Sie werden bei der Durchführung digitaler Logik verwendet. Sie werden auch verwendet, um Netzteile und Spannungsverdoppler zu erstellen.

LEDs werden als Sensoren sowie zur Beleuchtung in Beleuchtungsgeräten und Lasern eingesetzt. Zenerdioden fungieren als Spannungsregler, Varaktoren werden bei der elektronischen Abstimmung verwendet und Varistoren werden verwendet, um Transienten in Wechselstromleitungen zu unterdrücken.

Dioden sind die Basis von Transistoren und Operationsverstärkern.