Dioden sind zweipolige elektrische Bauteile, die als Einwegschalter fungieren und den Strom nur in eine Richtung fließen lassen. Diese Dioden werden aus Halbleitermaterialien wie
Silizium,
Germanium und
Galliumarsenid hergestellt.
Die beiden Anschlüsse der Dioden werden als Anode und Kathode bezeichnet. Das Funktionieren einer Diode kann aufgrund des Spannungspotentials zwischen diesen beiden Anschlüssen in zwei Typen unterteilt werden:
Wenn die Anode eine höhere Spannung hat als die Kathode, wird die Diode als in Vorwärtsrichtung polarisiert (Forward Bias) betrachtet und der Strom kann fließen.
Wenn die Kathode eine höhere Spannung hat als die Anode, wird die Diode als rückwärts polarisiert (Reverse Bias) bezeichnet und der Strom kann nicht fließen.
Verschiedene Arten von Dioden benötigen unterschiedliche Spannungen.

Die Vorwärts-Spannung von Siliziumdioden beträgt 0,7V, während sie bei Germaniumdioden 0,3V beträgt.
Bei der Arbeit mit Siliziumdioden wird der Kathodenanschluss oft durch einen schwarzen oder dunklen Streifen an einem Ende der Diode gekennzeichnet, während der Anodenanschluss normalerweise am anderen Ende zu sehen ist.
Rektifizierung, also die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, ist eine der häufigsten Anwendungen von Dioden.
Dioden werden in Anwendungen zur Schutz vor umgekehrter Polung und vor Überspannungen eingesetzt, da sie den Strom nur in eine Richtung fließen lassen und den Stromfluss in der entgegengesetzten Richtung verhindern.
Das Symbol für eine Diode ist unten dargestellt. Unter Vorwärts-Polarisierung zeigt die Pfeilspitze in Richtung des konventionellen Stromflusses, das heißt, die Anode ist mit der p-Seite verbunden und die Kathode mit der n-Seite.
Eine einfache PN-Schicht-Diode durch Dotieren eines Silizium- oder Germaniumkristallblocks mit pentavalenter (oder) Donorverunreinigung in einem Abschnitt und trivalenter (oder) Akzeptorverunreinigung im anderen.

Eine PN-Schicht kann auch durch Verbinden eines p-typischen und eines n-typischen Halbleiters mithilfe eines bestimmten Herstellungsprozesses gebildet werden. Die Anode ist der Anschluss, der mit dem p-typischen Halbleiter verbunden ist. Die Kathode ist der Anschluss, der mit der n-typischen Seite verbunden ist.
In der Mitte des Blocks bilden diese Dotierungen eine PN-Schicht.
Die Wechselwirkung zwischen n-typischen und p-typischen Halbleitern ist der grundlegende Prozess hinter dem Betrieb einer Diode.
Ein n-typischer Halbleiter besteht aus vielen (großer) Anzahl freier Elektronen und einer geringen (kleinen) Anzahl von Löchern. In anderen Worten, in einem n-typischen Halbleiter ist die Konzentration der freien Elektronen groß, während die Konzentration der Löcher sehr gering ist.
In einem n-typischen Halbleiter werden freie Elektronen als Mehrheitsladungsträger bezeichnet, während Löcher als Minderheitsladungsträger bezeichnet werden.
Ein p-typischer Halbleiter zeichnet sich dadurch aus, dass er eine hohe Anzahl an Löchern im Vergleich zur Anzahl der freien Elektronen enthält. Löcher stellen die überwiegende Mehrheit der Ladungsträger in einem p-typischen Halbleiter dar, während freie Elektronen nur einen geringen Teil dieser Art von Ladungsträgern ausmachen.
Vorwärts polarisierte Diode
Rückwärts polarisierte Diode
Unpolarisierte Diode (Null polarisierte) Diode
Es gibt eine geringe Spannungsabnahme über dem Dioden, wenn sie in der Vorwärtsrichtung vorgespannt ist und Strom durch sie fließt.
Die Vorwärtsspannung von Germaniumdioden beträgt 300 mV, was viel niedriger ist als die Vorwärtsspannung von Siliziumdioden, die 690 mV beträgt.
Die potentielle Energie über p-Typ-Material ist positiv, während die potentielle Energie über n-Typ-Material negativ ist. p-Typ-Materialien haben eine positive potentielle Energie.

Wenn die Batteriespannung auf null heruntergefahren wird, wird gesagt, dass die Diode rückwärts vorgespannt ist. Die Rückwärtsspannung für Germaniumdioden beträgt -50 μA, während die Rückwärtsspannung für Siliziumdioden -20 μA beträgt. Bei Betrachtung über p-Typ-Material ist die potentielle Energie negativ, aber bei Betrachtung über n-Typ-Material ist die potentielle Energie positiv.
Es wird angegeben, dass eine Diode eine Nullvorspannung hat, wenn das gemessene Spannungspotenzial über der Diode null ist.
Schutz gegen einen in umgekehrter Richtung fließenden Strom mit Hilfe von Dioden
Dioden werden oft in Schaltkreisen verwendet, die klemmen (Klemmschaltkreise).
Verwendung von Dioden in Logikgatter-Schaltkreisen
Dioden sind ein häufiger Bestandteil von Kipp-Schaltkreisen.
Rektifizierungsgeräte, die aus Dioden bestehen
1). Rückwärtsdiode
2). BARITT-Diode
3). Gunn-Diode
4). Laserdiode
5). Lichtemittierende Diode
6). Photodiode
7). PIN-Diode
8). Schnellwiederherstellungsdiode
9). Stufenwiederherstellungsdiode
10). Tunneldiode
11). P-N-Übergangsdioden
12). Zenerdiode
13). Schottkydioden
14). Shockleydioden
15). Varactor (oder) Vari-Cap-Diode
16). Lawinendiode
17). Konstantstromdiode
18). Gold-dotierte Dioden
19). Super-Sperre-Dioden
20). Peltierdiode
21). Kristalldiode
22). Vakuumdioden
23). Kleinsignal-Diode
24). Größersignal-Diode
Diese Art von Diode wird auch als „Rückwärtsdiode“ bezeichnet und wird nicht sehr häufig verwendet. Die Rückwärtsdiode ist eine PN-Schichtdiode, die wie eine Tunneldiode funktioniert. Quantentunneln ist ein wichtiger Teil des Stromflusses, insbesondere in entgegengesetzter Richtung. Mit dem Energiestreifenbild kann man genau sehen, wie die Diode arbeitet.

Der Streifen auf der obersten Ebene wird als „Leitband“ bezeichnet, und der Streifen auf der untersten Ebene wird als „Valenzband“ bezeichnet. Wenn Elektronen Energie zugeführt wird, neigen sie dazu, mehr Energie zu erhalten und sich zum Leitband zu bewegen. Wenn Elektronen vom Valenzband zum Leitband wechseln, hinterlassen sie Löcher im Valenzband.
Im Zustand ohne Spannung ist das besetzte Valenzband entgegengesetzt zum besetzten Leitband. Bei einer umgekehrten Spannungsbegrenzung bewegt sich dagegen die N-Region nach oben, während die P-Region nach unten bewegt wird. Nun ist der Streifen, der in der P-Region vollständig ist, anders als der leere Streifen in der N-Region. Daher beginnen die Elektronen, durch Tunneln von dem vollen Streifen in der P-Region zu dem leeren Streifen in der N-Region zu wechseln.
Dies bedeutet, dass auch bei einer Spannung in entgegengesetzter Richtung ein Stromfluss auftritt. Bei Vorwärts-Spannungsbegrenzung bewegt sich die N-Region in dieselbe Richtung wie die P-Region, und zwar nach oben. Nun ist der Streifen, der in der N-Region vollständig ist, anders als der leere Streifen in der P-Region. Daher beginnen die Elektronen, durch Tunneln von dem vollen Streifen in der N-Region zu dem leeren Streifen in der P-Region zu wechseln.
In dieser Art von Diode bildet sich die negativen Widerstandsregion, die der Hauptteil der Diode ist, der sie arbeiten lässt.
Diese Art von Diode ist auch unter ihrem erweiterten Begriff bekannt, der Barrier Injection Transit Time-Diode oder BARRITT-Diode. Sie eignet sich für Anwendungen im Mikrowellenbereich und ermöglicht verschiedene Vergleiche mit der IMPATT-Diode, die häufiger verwendet wird.
Die Nutzung thermischer Energie führt zur Emission dieser speziellen Art von Diode. Im Vergleich zu anderen Arten von Dioden erzeugt diese wesentlich weniger Rauschen.
Mischer, Verstärker oder Oszillatoren sind einige der möglichen Anwendungen für diese, da sie eine geringe Signalkapazität haben. Sie können auch in einer Vielzahl anderer Geräte eingesetzt werden.
Eine PN-Grenzflächendiode, auch bekannt als Gunn-Diode, ist eine Art von Diode, die ein Halbleiterbauteil mit zwei Anschlüssen ist. In den meisten Anwendungen wird sie zur Erzeugung von Mikrowellensignalen verwendet.
Oszillatoren, die auf Gunn-Dioden basieren, werden überall dort eingesetzt, wo Funkübertragungen erforderlich sind.
Sie werden auch in militärischen Organisationen verwendet. Diese Diode ist ein wesentlicher Bestandteil aller Tachometer, sogar der einfachsten. Gunn-Dioden können es erleichtern, Türöffnungssensortechnologie in moderne Überwachungssysteme zu integrieren, was in modernen Überwachungssystemen notwendig ist. Darüber hinaus wird diese Diode für den Einsatz in Schaltkreisen von Einbruchmeldeanlagen empfohlen.
Da sie kohärentes Licht erzeugt, funktioniert die Laserdiode nicht auf die gleiche Weise wie eine typische LED (Light-Emitting Diode). Diese speziellen Arten von Dioden finden in verschiedenen Bereichen, einschließlich CD-Laufwerken, DVD-Playern und Laserpointern, die in Präsentationen verwendet werden, weite Verwendung. Während diese Dioden kostengünstiger als andere Arten von Lasergeneratoren sind, sind ihre Kosten im Vergleich zu LEDs viel höher. Sie haben auch eine begrenzte Lebensdauer.

Der Begriff Lichtemittierende Dioden (oder) LED bezieht sich auf eine der am häufigsten und weitest verbreiteten Arten von Dioden. Wenn die Diode so angeschlossen ist, dass sie eine Vorwärtsrichtung hat, fließt der Strom durch den Übergang, was zur Erzeugung von Licht führt. Es gibt mehrere neue LED-Entwicklungen, die sie in OLEDs und LEDs umwandeln.

Im Bereich des Vorwärtsvorspanns sind dies die Arten von Dioden, die in Betrieb sind. Sobald die Diode beginnt zu leiten, fließt der Strom. Der Begriff „Vorwärtsstrom“ bezieht sich auf diesen Strom. Die Diode ist die Quelle des während dieses Vorgangs erzeugten Lichts.
LEDs kommen in einer Vielzahl von Farben vor. Genauer gesagt, können sie blinken und als Ein- und Ausschalter für eine vorgegebene Zeitspanne dienen. Sie können zweifarbig sein, wobei zwei Farben emittiert werden, oder dreifarbig, wobei drei Farben abhängig von der Menge der positiven Spannung emittiert werden.
Darüber hinaus gibt es LEDs, die Infrarotlicht erzeugen können. Ihre praktische Anwendbarkeit findet sich in Fernbedienungen.
Licht wird von der Fotodiode in dieser Technik wahrgenommen. Es wurde entdeckt, dass die Wechselwirkung von Licht mit einer PN-Schaltung zur Erzeugung von Elektronen und Löchern führen kann. In den meisten Fällen funktionieren Fotodioden unter Rückwärtsvorspann, was selbst kleine Mengen von lichtinduziertem Stromfluss leicht detektierbar und überwachbar macht. Die Erzeugung von Energie ist eine weitere mögliche Anwendung für diese Art von Dioden.

Da sie auch unter Rückwärtsvorspann leiten kann, ähnelt das Funktionieren einer Fotodiode dem einer Zen-Diode.
Sowohl der Wert des Stroms als auch der Wert der Lichtintensität stehen direkt zueinander in Beziehung. Sie haben auch Reaktionszeiten, die ausreichend schnell sind, gemessen in Nanosekunden anstelle von Millisekunden.
Die Eigenschaften dieser Diode werden während des Entwicklungsprozesses bestimmt. Beim Bau dieser Art von Diode werden sowohl p-Typ- als auch n-Typ-Standards verwendet. Die daraus resultierende Verbindung wird als intrinsischer Halbleiter bezeichnet, da sie keine Dotierungskonzentration aufweist.
Anwendungen wie das Schalten können von dem Zugriff auf diese Region profitieren.
Die Diode hat eine schnellere Wiederherstellungszeit. AC wird als Signal-Eingang während des Rektifizierungsprozesses verwendet. Diese Ebenen haben sowohl positive als auch negative Aspekte. Für den Übergang der Polaritäten von positiv zu negativ (oder) von negativ zu positiv muss die Wiederherstellungszeit so kurz wie möglich sein.
Bei Hochfrequenzanwendungen ist es sehr wichtig, die kürzestmögliche Wiederherstellungszeit zu haben. In solchen Bedingungen wird empfohlen, diese spezielle Diode zu verwenden. Als Voraussetzung dafür muss die Darstellung präzise erfolgen, wobei die Integrität des Signals gewahrt bleiben muss.
Es ist eines der Bauteile der Mikrowellen-Diode. Dies führt oft zur Erzeugung von Impulsen im Bereich hoher Frequenzen. Diese Dioden sind abhängig (abhängig) vom Typ der Dioden, die die Eigenschaft besitzen, sich aufgrund ihrer Betriebsweise schnell abzuschalten (auszuschalten).
Diese Tunnel-Dioden erfordern bekanntermaßen Schalter, wenn sie im Bereich der extrem hohen Geschwindigkeiten arbeiten. Die Dauer des Übergangs wird in Nanosekunden oder Pikosekunden gemessen. Dies wird in Relaxationsoszillatoren verwendet, aufgrund des damit verbundenen Konzepts der negativen Widerstand.
Dies ist die grundlegende Diode, die entsteht, wenn p- und n-leitende Materialien miteinander interagieren. Sie untersucht das Konzept, eine Sichtweise gegenüber einer anderen zu bevorzugen. Aufgrund dieser Vorspannung kann sie in verschiedenen Betriebsmodi funktionieren.

Diese Diode leitet nur, wenn eine Vorwärtsvorspannung angewendet wird. Wenn die Vorspannung in die andere Richtung wirkt, fließt kein klar definierter Strom. Dies zeigt, dass der Strom blockiert wird, wenn die Vorspannung in die andere Richtung wirkt.
Sie werden in Situationen eingesetzt, in denen Anwendungen geringe Ströme benötigen, wie zum Beispiel Signaldioden, und sind daher bevorzugt. Gleichrichter sind eine der grundlegendsten Anwendungen für diese Technologie.
Es handelt sich um eine Art von Diode, die so konstruiert wurde, dass sie im Rückwärtsvorspannungsmodus arbeiten kann. Wenn eine Vorwärtsvorspannung angewendet wird, werden die Betriebseigenschaften der Diode denen einer herkömmlichen Diode mit einem p-n-Übergang als grundlegender Komponente entsprechen.
Wenn die Diode im Rückwärtsvorspannungsmodus arbeitet, wird, sobald sie die niedrigste Zener-Spannung erreicht hat, der Stromwert ansteigen; jedoch bleibt die Spannung jenseits dieses Punktes konstant.

Dadurch kann es im Prozess der Spannungsregelung eingesetzt werden. Wenn es unter Vorwärtsvorspannung beginnt, Strom zu leiten, zeigt die Diode ihre einzigartige Fähigkeit. Die Hersteller bestimmen genau, welche Zen-Spannung für diese spezielle Art von Diode erreicht wird. Aufgrund dessen ist es möglich, mehr Zen-Dioden herzustellen.
Eine Schottky-Diode ist eine Art von Diode, die durch ihre Fähigkeit, bei hohen Geschwindigkeiten Schaltvorgänge auszuführen, charakterisiert ist. Es tritt sehr wenig Spannungsverlust entlang des Vorwärtspfades auf, daher gilt dies als positive Eigenschaft.
Schnelle Klemmschaltungen sind ein gutes Beispiel dafür, wo dieser Typ von Diode eingesetzt werden kann, da ihre Anwendungen dort offensichtlich sind. Eine Frequenz im Gigahertz-Bereich ist typisch für den Betrieb von Dioden dieses Typs. Mit anderen Worten, sie hat das Potenzial, bei Hochfrequenzanwendungen wünschenswerter zu sein.

Schaltanwendungen nutzen diese Dioden, die eine andere Art von Dioden darstellen als die oben beschriebenen. Sie haben eine grundlegende Spannung, auch bekannt als Auslösespannung, die vorhanden ist.
Es ist unmöglich, dass diese schaltet, da sie im Modus hoher Widerstand bleibt, wenn die zugeführte Spannung niedriger als der grundlegende Auslösewert ist. Der Weg mit niedrigem Widerstand wird erstellt, sobald die zugeführte Spannung höher als der grundlegende Auslösewert ist. Die Shockley-Dioden führen ihre Funktionen auf diese Weise aus.

Dies ist eine weitere einzigartige Kategorie von Dioden, die entsteht, wenn eine Gegenrichtungsspannung an der Verbindung der Vorrichtung angelegt wird. Dies verursacht eine Änderung der Kapazität der Verbindung. Da es sich um eine variierbare Kapazitätsdiode handelt, kann die Abkürzung "Varicap" verwendet werden, um darauf hinzuweisen.

Die Lawinen-Diode ist eine Art Gegenstromdiode, deren Funktion auf dem Lawinenphänomen beruht. Das Scheitern der Lawine tritt ein, wenn der Spannungsabfall konstant bleibt und unabhängig vom Strom ist. Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit werden sie für die Photodetektion eingesetzt.
Es handelt sich um ein elektrisches Gerät, das den Strom auf den maximal vorgegebenen Wert beschränkt. Es kann auch als Strombegrenzungsdiode (CLD) oder als Stromregelungsdioden (CRD) bezeichnet werden.
Diese Dioden bestehen aus einem n-Kanal-JFET. Das Gate ist mit der Quelle verbunden und wirkt als zweipoliger Strombegrenzer oder Stromquelle. Sie ermöglichen, dass ein Strom bis zu einem bestimmten Wert durch sie fließt, bevor er aufhört, weiter zu steigen.
Gold wird als Dotierstoff in diesen Dioden verwendet. Einige Dioden sind leistungsfähiger als andere. Der Leckstrom bei Gegenstrom ist in diesen Dioden auch geringer. Selbst bei größeren Spannungsabfällen kann die Diode bei Signalfrequenzen arbeiten. Gold unterstützt die schnelle Rekombination der Minderheitsträger in diesen Dioden.
Es handelt sich um eine Gleichrichterdiode mit einem geringen Vorwärtsspannungsabfall wie bei einer Schottky-Diode und einem geringen Gegenstromleckstrom wie bei einer P-N-Junction-Diode. Sie wurde für Anwendungen mit hoher Leistung, hoher Schaltgeschwindigkeit und geringen Verlusten entwickelt. Super-Schranken-Gleichrichterdioden sind die nächste Art von Gleichrichtern, die einen geringeren Vorwärtsspannungsabfall als die Schottky-Diode aufweisen.
Sie erzeugt Wärme an den beiden Materialverbindungen des Halbleiters in dieser Art von Diode, die von einem Anschluss zum anderen fließt. Dieser Fluss hat nur eine Richtung, die mit der Stromrichtung übereinstimmt.
Diese Wärme entsteht aufgrund der elektrischen Ladung, die durch die Rekombination der Minderheitsladungsträger erzeugt wird. Sie wird hauptsächlich zur Kühlung und Heizung verwendet. Diese Art von Diode dient sowohl als Sensor als auch als Wärmekraftmaschine in der thermoelektrischen Kühlung.
Dies ist eine Form der Punktkontaktdiode, die auch als Katzenbart bekannt ist. Ihre Funktion wird durch den Kontaktdruck zwischen dem Halbleiterkristall und dem Punkt bestimmt.
Es enthält einen Metalldraht, der gegen den Halbleiterkristall gepresst wird. In diesem Zustand dient der Halbleiterkristall als Kathode, während der Metalldraht als Anode fungiert. In der Natur sind diese Dioden veraltet und werden hauptsächlich in Mikrowellenempfängern und Detektoren verwendet.
Vakuumdioden bestehen aus zwei Elektroden, die als Anode und Kathode dienen. Wolfram wird verwendet, um die Kathode herzustellen, die Elektronen in Richtung der Anode emittiert. Der Elektronenfluss geht immer von der Kathode zur Anode. Daher funktioniert sie wie ein Schalter.
Wenn die Kathode mit einem Oxidmaterial bedeckt ist, wird die Elektronenemissionskapazität erhöht. Anoden sind eher länger und ihre Oberflächen werden manchmal rau gemacht, um die Temperaturen in der Diode zu minimieren. Die Diode leitet nur, wenn die Anode positiv (+) gegenüber dem Kathodenanschluss ist.
Es handelt sich um ein kleines Gerät mit unverhältnismäßigen Eigenschaften, das hauptsächlich in Anwendungsbereichen mit hoher Frequenz und geringem Strom, wie Radios und Fernsehern, eingesetzt wird.
Signaldioden sind viel kleiner als Leistungsdioden. Eine Kante ist mit schwarz (oder) rot markiert, um die Kathodenkontaktstelle zu kennzeichnen. Die Leistung der kleinen Signaldiode ist besonders effektiv für Anwendungen bei hohen Frequenzen.
Im Vergleich zu ihren Fähigkeiten in anderen Kategorien haben Signaldioden in der Regel eine moderate Strombelastbarkeit und eine geringe Leistungsaufnahme. Sie liegen in der Regel im Bereich von 150mA & 500mW.
Es wird verwendet in
Diodeanwendungen,
Hochgeschwindigkeits-Schaltungen,
Parametrische Verstärker & viele weitere Anwendungen.
Die PN-Schicht dieser Dioden ist ziemlich dick. Daher werden sie oft zur Rektifizierung oder zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom eingesetzt. Die große PN-Schicht erhöht die Vorwärtsstrombelastbarkeit und die Rückhaltestromspannung der Diode. Große Signaldioden sind nicht geeignet für Anwendungen bei hohen Frequenzen.
Diese Dioden finden vor allem Anwendung in Stromversorgungen wie
Gleichrichter,
Umrichter,
Inverter,
Batterieladevorrichtungen usw.
Der Vorwiderstand dieser Dioden beträgt einige Ohm, während der Rückhaltestromwiderstand in Mega-Ohm gemessen wird.
Aufgrund ihrer hohen Strom- und Spannungsfähigkeit können sie in elektrischen Geräten eingesetzt werden, die hohe Spannungsspitzen unterdrücken.
In diesem Beitrag wurden viele Arten von Dioden und ihre Anwendungen besprochen. Jede Diode hat ihre eigene einzigartige Darstellungsweise sowie ihre eigene einzigartige Arbeitsweise.
Die Diode, die den Strom in einer Richtung fließen lässt. Wenn sie mit Wechselstrom verwendet wird, leiten die Dioden nur für die Hälfte des Zyklus. Daher werden sie zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom eingesetzt. Daher sind Dioden Gleichstrom (DC).
Dioden, die zum Regeln der Stromrichtung verwendet werden, werden als ideale Dioden bezeichnet. Bei einer idealen Diode kann der Strom nur in eine Richtung, bekannt als Vorwärtsrichtung, fließen und nicht in die Rückwärtsrichtungen.

Ideale Dioden erscheinen wie ein offener Schaltkreis, wenn sie rückwärts polarisiert sind, und die Spannung über ihnen ist in diesem Zustand negativ.

Vorwärts-Polarisation tritt bei einer herkömmlichen Diode auf, wenn die Spannung über der Diode den normalen Stromfluss erlaubt, während Rückwärts-Polarisation eine Spannung in entgegengesetzter Richtung bedeutet. Allerdings führt die Spannung, die während der Rückwärts-Polarisation über der Diode angelegt wird, nicht zu einem nennenswerten Stromfluss.
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