Diode

19. Nov 2008, 12:25

Dieser Artikel erläutert Halbleiterdioden; zu der Ausführung als Röhre siehe Röhrendiode.

Eine Diode (griech.: di zwei, doppelt; hodos Weg) ist ein elektrisches Bauelement, das Strom nur in einer Richtung passieren lässt und in der anderen Richtung wie ein Isolator wirkt.

Dioden bewirken eine Gleichrichtung von Wechselspannung, vergleichbar einem Rückschlagventil in einer Wasserleitung. Sie besitzen eine nichtlineare Kennlinie im Strom-Spannungs-Diagramm; außerdem ist diese Kennlinie bei positiven und negativen Spannungen meist stark asymmetrisch.

Wegen der Lichtempfindlichkeit sind Dioden in lichtdichten Gehäusen untergebracht, sofern die Lichtempfindlichkeit nicht genutzt werden soll, wie bei Photodioden.

Der Begriff Diode wird im engeren Sinne nur für mit einem p-n-Übergang arbeitende Gleichrichter-Dioden verwendet. Selen-Gleichrichter sowie auch Solarzellen werden jedoch nicht als Dioden bezeichnet, obwohl sie vom Aufbau her ähnlich sind. Auch bei den Elektronenröhren gibt es Dioden. Diese werden genauso wie die Halbleiterdioden zum Gleichrichten von Strömen verwendet, sind aber heute selten.

Schaltzeichen

(Gleichrichter-)Dioden in verschiedenen Bauformen

So funktioniert eine Diode

typische Germanium-Spitzendiode (Chip oben, Baujahr ca. 1965)

Inhaltsverzeichnis

1 Aufbau einer Halbleiterdiode
2 Mechanisches Ersatzmodell der Diode
3 Kennzeichnungen von Dioden
4 Kenngrößen und Formeln
5 Beschriftung von Dioden
- 5.1 JEDEC
- 5.2 Pro Electron
6 Diodentypen
7 Literatur
8 Siehe auch
9 Weblinks

[Bearbeiten] Aufbau einer Halbleiterdiode

Die Grundlage der Halbleiter-Diode ist entweder ein p-n-dotierter Halbleiterkristall (meist aus Silizium, aber auch Germanium, siehe Germaniumdiode, Galliumarsenid oder neuerdings auch Siliziumkarbid) oder ein Metall-Halbleiter-Übergang (siehe Schottky-Diode).

Die Leitfähigkeit eines solchen Übergangs hängt von der Polung der Betriebsspannung an Anode (p-dotiert) und Kathode (n-dotiert) beziehungsweise von der Stromflussrichtung ab. Der p-n-Übergang (graue Fläche) ist eine Zone, die frei von beweglichen Ladungsträgern ist, da die positiven Ladungen des p-Kristalls sich hier mit den negativen Ladungen des n-Kristalls ausgeglichen (rekombiniert) haben. Da sich die ebenfalls vorhandenen ortsfesten Ladungen nicht rekombinieren können, herrscht innerhalb der Zone ein elektrisches Feld, welches einen Ladungstransport unterbindet. Diese nennt man Antidiffusionsspannung. Dieses Feld kann durch eine von außen angelegte Spannung – je nach Polung – kompensiert werden, dann wird der p-n-Übergang leitfähig, oder es kann verstärkt werden, dann bleibt er gesperrt.

pn-Diode

Schottky-Diode

Bei der Schottky-Diode dagegen wird ein Metall-Halbleiter-Kontakt verwendet.

[Bearbeiten] Mechanisches Ersatzmodell der Diode

Die Funktion einer Gleichrichterdiode im Normalbetrieb kann man sich am einfachsten als Rückschlagventil vorstellen. Wenn der Druck (Spannung) auf dieses Ventil (Diode) in Sperrrichtung erfolgt, so wird der Stromfluss blockiert. In die Gegenrichtung muss der Druck groß genug werden, um den Federdruck des Ventils (Flussspannung) überwinden zu können. Danach öffnet das Ventil und der Strom kann fließen. Die Spannung, welche in diesem mechanischen Modell zum Überwinden des Federdruckes notwendig ist, entspricht bei einer Diode der so genannten Vorwärtsspannung oder auch Flussspannung. Dabei muss zunächst eine bestimmte Spannung in Flussrichtung der Diode anliegen, damit die Diode in den leitenden Zustand übergeht. Bei gewöhnlichen Silizium-Dioden liegt diese notwendige Vorwärtsspannung bei ca. 0,7 V.

Ein geschlossenes Kugelrückschlagventil.

Ein geöffnetes Kugelrückschlagventil.

Dieses Modell entspricht der Shockley-Formel (s. u. bei Ideale Diode), wodurch diese Formel u. a. auch zur näherungsweisen Berechnung von Ventilen geeignet ist.

[Bearbeiten] Kennzeichnungen von Dioden

Halbleiterdioden, unten ein Brückengleichrichter

SMD-Halbleiterdiode

Dioden tragen meistens neben der Typenbezeichnung noch einen Ring zur Kennzeichnung des Kathodenanschlusses.

Siehe dazu die Abbildung rechts:

Das untere Bauteil ist ein Brückengleichrichter mit je zwei Anschlüssen für die anzulegende Wechselspannung AC und die entnehmbare Gleichspannung „+“ und „-“.
Bei den mittleren Bauteilen sind die Ringe gut zu sehen.
Das obere Bauteil ist eine Leistungsdiode, hier ist meist das Gehäuse zugleich der Kathodenanschluss.

Manchmal ist auch direkt ein Dioden-Schaltungssymbol in entsprechender Richtung auf das Gehäuse gedruckt.

Die auf Dioden aufgedruckte Typbezeichnung enthält oft Parameter wie die Sperrspannung:

Bei Zenerdioden enthält die Typbezeichnung meist den Nennwert der Zenerspannung (z. B. BZX79-C5V1; Zenerspannung 5,1 Volt).
Bei Gleichrichterdioden ist in der Typbezeichnung oft die maximal zulässige Sperrspannung enthalten (z. B. 1N4006; 600 Volt Sperrspannung). Bei älteren Typen (auch bei Brückengleichrichtern) gibt es auch die Schreibweise wie im Bild weiter oben „E40 C30“, was für 40 V Spannung (E) und 30 mA Strom (C) steht.

[Bearbeiten] Kenngrößen und Formeln

Halbleiterdioden (Signaldioden, Gleichrichterdioden, aber auch Laser-, Schutz- und Leuchtdioden) haben bestimmte Kenngrößen zur Spezifikation. Sie sind in den Datenblättern genannt und sind wichtig für die Anwendung und die Bemessung deren Beschaltung mit anderen Bauteilen.

Die wichtigsten Kenngrößen und Grenzwerte von Dioden sind:

maximal zulässige Sperrspannung (Gleichrichter- und Signaldioden, Leucht- und Laserdioden)
maximaler Dauer- und Spitzenstrom in Durchlassrichtung (Gleichrichter- und Signaldioden, Leucht- und Laserdioden)
die Flussspannung (Spannung an Diode in Durchlassrichtung) bei einem bestimmten Strom
bei Zenerdioden die maximale Dauer-Verlustleistung und die Zenerspannung
bei Gleichrichter- und Signaldioden die Schaltzeit (auch Sperrverzögerungszeit oder Sperr-Erholzeit, engl. reverse recovery time, kurz t_rr genannt)
bei Suppressordioden (TVS) die Ansprechzeit, die Energie und die Spitzenleistung, die beim Avalanche-Durchbruch in Sperrrichtung absorbiert werden kann, die Durchbruchspannung sowie die maximal ohne Durchbruch garantierte Spannung in Sperrrichtung
insbesondere bei Schottkydioden der stark temperaturabhängige Leckstrom (Sperrstrom)

Für die Kenngrößen werden in den Formeln weiter unten folgende Formelzeichen verwendet:

Spannung an Diode in Durchlassrichtung: $U D$ (Flussspannung)
Strom durch Diode in Durchlassrichtung: $I D$
Sättigungssperrstrom: $I S$
Diffusionsstrom: $I D, D$
Leckstrom: $I D, R$
Leck-Sättigungssperrstrom: $I S, R$
Durchbruchstrom: $I D, B R$
Emissionskoeffizient: $n$
Temperaturspannung: $U T$
Bahnwiderstand: $R B$
Differentieller Widerstand: $r D$
Arbeitspunkt: $A$ oder $A P$
Diodenkapazität: $C D$
Sperrschichtkapazität: $C S$
Diffusionskapazität: $C D, D$

Zusätzlich sind die folgenden Naturkonstanten wichtig:

Boltzmannkonstante: $k$
Elementarladung: $q$
Bandabstandsspannung (Gap voltage): $U G$

Im Folgenden werden die wichtigsten Formeln zur Beschreibung der Funktion von Dioden beschrieben.

[Bearbeiten] Statisches Verhalten

[Bearbeiten] Ideale Diode

Die Shockley-Gleichung (benannt nach William Bradford Shockley) beschreibt die Kennlinie der idealen Diode. Sie gilt bei U_D ≥ 0, wird gelegentlich aber auch zur Beschreibung für die Kennlinie bei U_D < 0 (Durchbruchsbereich) verwendet.

Kennlinie einer 1N4001 Diode (gilt für 1N4001 bis 1N4007)

$I_D = I_S \, \left( e^\frac{U_D}{n \, U_T} - 1 \right)$

Sättigungssperrstrom: $I_S \approx { 10^{-12} \dots 10^{-6} {\rm A}}$
Emissionskoeffizient: $n \approx 1 \dots 2$
Temperaturspannung: $U_T = {{k \cdot T} \over q} \approx {26 \, {\rm mV }}$ bei Raumtemperatur

Wenn man die resultierende Kennlinie betrachtet, nimmt der Strom durch die Diode I_D exponentiell zur angelegten Spannung zu. Ab einer Spannung von etwa 0,4 V beginnt bei Si-Dioden der Strom merklich anzusteigen. Der eigentliche Betriebsbereich liegt hierbei bei einer Spannung U_F (forward Voltage) von etwa 0,6 V bis 0,7 V. Bei Schottky- und Germanium-Dioden beginnt ein nennenswerter Strom bereits bei etwa 0,2 V; der Betriebsbereich liegt bei etwa 0,3 V bis 0,4 V. Wenn man eine negative Spannung an eine Si-Diode anlegt, beginnt ab etwa −50 V bis −1000 V die Diode ebenfalls leitend zu werden; eine Schottky-Diode bei etwa −10 V bis −200 V. Man spricht hierbei von der Durchbruchsspannung U_BR der Diode, welche mit umgekehrten Vorzeichen angegeben wird. Durch spezielle Dotierungen erreicht man auch Durchbrüche unter −5 V. Dieser Zener-Effekt wird für Z-Dioden verwendet.

Für einfache Berechnungen kann die Diode mit einem in Serie geschalteten Bahnwiderstand R_B als Schalter angesehen werden, welcher ab einer Spannung von 0,4 V schließt.

Der Strom durch die Diode setzt sich hierbei aus dem Hochstromeffekt I_D,D, dem Leckstrom I_D,R und dem Durchbruchsstrom I_DBR zusammen:

$I_{D} = {I_{D,D} + I_{D,R} + I_{D,BR} \,{}}$

[Bearbeiten] Differentieller Widerstand

Der differenzielle Widerstand ergibt sich aus der Tangente durch den Arbeitspunkt der Diode. Durch die Verwendung einer Geraden anstatt der tatsächlichen Exponentialfunktion werden die benötigten Rechenschritte wesentlich vereinfacht.

Vereinfachte Kennlinie

$r_D = {{d{U_D}} \over {d {I_D}}} \forall A \cdot u_D = {{n \cdot U_T} \over {I_{D,A}+I_S}} {\begin{matrix} {{I_{D,A}} \gg {I_S}} \\ {\approx} \\ {} \end{matrix}} {{n \cdot U_T} \over I_{D,A}}$
Arbeitspunkt: A

Bei großen Strömen wird $r D$ sehr klein, und man muss zusätzlich den Bahnwiderstand $R B$ berücksichtigen, welcher mit $r D$ in Serie geschaltet wird.

Diese Ersatzschaltung eignet sich nur für Frequenzen von 0–10 kHz. Bei höheren Frequenzen, wie sie auch beim Ein- und Ausschalten auftreten, muss man zusätzlich die kapazitiven Eigenschaften der Diode berücksichtigen.

[Bearbeiten] Temperaturabhängigkeit

Die Diodenkennlinie variiert stark mit der Temperatur. Aus der Formel für die ideale Diode ergibt sich unter Berücksichtigung der Temperatur die Formel:

$I_D({U_D,T}) = I_S(T) \left( e^{{U_D} \over {n U_T(T)}}-1 \right)$ mit:

${U_{T}(T)} = {\frac{k \cdot T}{q}} = {86{,}142 \, {\rm \frac{ \mu V}{K}} \cdot T} {\begin{matrix} {T=300 \, {\rm K}} \\ {\approx} \\ {} \end{matrix}} {26 \, {\rm mV}}$

${I_S(T)} = {I_S(T_0)} \cdot {e^{\left({T \over T_0}-1\right)\cdot{{U_G(T)}\over{n U_T(T)}}}\cdot{\left({T \over T_0}\right)^ {{x_{T,I}} \over n}}}$ mit ${x_{T,I}} \approx 3$

Dabei ist $k = {1{,}38} \cdot 10^{-23} \, {\rm V \, A \, s \, K^{-1}}$ die Boltzmannkonstante, $q={1{,}602} \cdot 10^{-19} \, {\rm A \, s}$ die Elementarladung und $U_G = {\frac{1{,}12 \, {\rm eV}} {q}} = 1{,}12 \, {\rm V}$ die Bandabstandsspannung (gap voltage) von Silizium.

Diese Spannung kann in der Praxis tatsächlich für viele Überschlagsrechnungen als Wert der Flussspannung von Siliziumdioden und P-N-Übergängen angesetzt werden. Sie dient (oft temperaturkompensiert) zur Erzeugung von Referenzspannungen.

Zusätzlich muss man auch die Temperaturabhängigkeit der Spannung berücksichtigen:

${{{\part U_D} \over {\part T}} \forall ({I_D = {const.}}}) = {{U_D - U_G - {3} \cdot {U_T}} \over T} \begin{matrix} {T = 300 \, {\rm K}} \\ {U_D = 0{,}7 \, {\rm V}} \\ {\approx} \\ {} \\ {} \end{matrix} {-1{,}7 \, {\rm \frac{mV}{K}}}$

Dieser Wert ist hinreichend konstant bei Temperaturänderung, um damit anhand der Flussspannung Temperaturmessungen vorzunehmen.

[Bearbeiten] Diffusionsstrom

Der Diffusionsstrom tritt im mittleren Durchlassbereich auf, wo er über die anderen Effekte dominiert. Die Formel ergibt sich aus der idealen Diode mit:

$I_{D,D} = I_S ({e^{U_D \over {n U_T}}}-1)$

Bei Schottky-Dioden kann man mit derselben Formel den Emissionsstrom beschreiben.

[Bearbeiten] Hochstromeffekt

Der Hochstromeffekt bewirkt eine Zunahme von $n$ im Bereich der mittleren Ströme auf 2n bei I_K Hierbei beschreibt der Kniestrom $I K$ die Grenze zum Hochstrombereich.

[Bearbeiten] Leckstrom (Rekombinationsstrom)

Der Leckstrom (Sperrstrom) ergibt sich aus:

${I_{D,R}} ={ I_{S,R} \cdot \left( e^{ { {U_D} \over {n_R \cdot U_T} }-1} \right) \cdot \left[ {\left( 1-{ {U_D}\over{U_{\mathrm{diff}}} } \right) }^2 + 5 \cdot {10^{-3}} \right]^{m_S \over 2} }$

mit
$I S R$ - Leck-Sättigungssperrstrom
$n_R \ge 2$ - Emissionskoeffizient in Sperrrichtung

$U_{\mathrm{diff}} \approx {{0{,}5 \dots 1} \, {\rm V}}$ - Diffusionsspannung
$m_S \approx {\frac{1}{3} \dots \frac{1}{2}}$ - Kapazitätskoeffizient

Der Sperrstrom ist stark spannungs- und temperaturabhängig und hängt von der Herstellungstechnologie sowie Reinheit und Störstellenarmut ab.

[Bearbeiten] Durchbruch

$U D < - U B R$ . Dieser Effekt wird vor allem bei Z-Dioden angewendet, wobei U_BR durch geeignete Dotierung auch auf unter 5V gesenkt werden kann.

$I_{D,BR}= {- I_{BR}} \cdot e^{- {{U_D + U_{BR}}\over{n_{BR} \cdot U_T}}}$ .

Hierbei ist $U_{BR} \approx {{50 \dots 1000} \, {\rm V}}$ die Durchbruchsspannung, I_R der Durchbruchskniestrom und $n_{BR} \approx 1$ der Durchbruch-Emissionskoeffizient.

[Bearbeiten] Bahnwiderstand

Der Bahnwiderstand $R B$ wird durch den elektrischen Widerstand des Halbleitermaterials sowie dem Widerstand des Anschlusses am Halbleiter verursacht. Der Bahnwiderstand wird durch die folgende Formel berücksichtigt:

$U_D = U'_D + I_D \cdot R_B$

[Bearbeiten] Dynamisches Verhalten

Für Wechselstromanwendungen muss man auch die Kapazitäten der Diode berücksichtigen, welche vor allem bei hohen Frequenzen hervortreten. Hierbei unterscheidet man zwischen der Sperrschichtkapazität und der Diffusionskapazität.

[Bearbeiten] Sperrschichtkapazität

Verlauf der Sperrschichtkapazität

Der p-n-Übergang einer Diode hat eine Kapazität, die von der Breite der Raumladungszone abhängig ist. Wird eine Diode in Sperrrichtung betrieben, so entsteht am p-n-Übergang eine Ladungsträgerverarmungszone, an der sich auch ein elektrisches Feld, bedingt durch die fehlenden Ladungsträger, aufbaut. Mit steigender Spannung vergrößert sich die Breite der ladungsfreien Zone, wodurch die Kapazität abnimmt.

$C_S(U'_D) = \frac{C_{S0}}{ {\left( 1- \frac{U'_D}{U_{\rm diff}} \right)}^{m_S}} \, \quad {\rm wenn} \quad {U'_D} < {U_{\rm diff}}$

Die Null-Kapazität $C_{S0} = C_{S}(0\,\mathrm{V})$ ist direkt proportional zur Fläche des pn-Überganges. Die Diffusionsspannung $U diff$ ist ebenfalls von der Dotierung abhängig. Mit steigender Dotierung nehmen $C S 0$ und $U diff$ zu. Die Diffusionsspannung $U diff$ liegt üblicherweise im Bereich zwischen 0,5 und 1 Volt.

Der Kapazitätskoeffizient $m s$ stellt das Dotierungsprofil des pn-Überganges dar. Direkte Übergänge von der p- in die n-Schichten führen zu einem Wert von $m_s \approx 0{,}5$ , während Übergänge mit linearem Verlauf von der p- in die n-Schichten zu einem Wert von $m_s \approx 0{,}3$ führen.

Die obenstehende Formel für $C S$ ist nur bis zu einem Wert von etwa $U'_D = 0{,}5 \, U_{\rm diff}$ gültig. Die Formel kann also — wie in der Grafik punktiert dargestellt — den tatsächlichen Verlauf von $C S$ in diesem Bereich nicht wiedergeben. Über diesem Wert nimmt $C S$ nur noch schwach zu. Für einen Wert von $U'_D > f_S \, U_{\rm diff}$ wird der weitere Verlauf von $C S$ durch die Tangente im Punkt $U'_D = f_S \, U_{\rm diff}$ ersetzt, welches dem tatsächlichen Verlauf sehr nahe kommt:

$C_S \left( U'_D > f_S \, U_{\rm diff} \right) = C_S \left( f_S \, U_{\rm diff} \right) + \frac{\mathrm{d} C_S}{\mathrm{d} f_S\, U_{\rm diff}} \left( U'_S - f_S \, U_{\rm diff} \right)$

Durch Einsetzen erhält man die Gleichung

$C_S(U'_D) = C_{S0} \cdot \begin{cases} { \frac 1 {{\left( 1 - \frac{U'_D}{U_{\rm diff}} \right) }^{m_S}} } & \mbox{wenn} \quad {{U'_D} \le {f_S \cdot U_{\rm diff}}} \\ {\frac {1 - f_S \cdot { \left( 1 + m_S \right) } + \frac{ m_S \cdot U'_D }{U_{\rm diff}}}{ { \left( 1 - f_S \right) }^{ \left( 1 + m_S \right) }}} & \mbox{wenn} \quad {U'_D > f_S \cdot U_{\rm diff}} \end{cases}$

Hierbei ist $f_S \approx 0{,}4 \cdots 0{,}7$ .

siehe auch: Kapazitätsdiode

[Bearbeiten] Diffusionskapazität

Bei Anlegen einer Durchlassspannung kommt es in den Bahngebieten (also außerhalb der Raumladungszone) zu Minoritätsträgerüberschüssen, die die so genannten Diffusionsladungen bilden. Diese räumlich getrennten Ladungen müssen bei Änderungen der Durchlassspannung auf- bzw. abgebaut werden und beeinflussen somit das dynamische Verhalten der Diode. Diese Beeinflussung lässt sich durch die Diffusionskapazität beschreiben. Die durch den Stromfluss resultierende Verlustwärme in der Diode verursacht eine Erhöhung der Minoritätsladungsträgerdichte und somit eine Vergrößerung der Diffusionskapazität.

I_DD wird als Diffusionsstrom bezeichnet, und $τ T$ ist die so genannte Transitzeit:

$C_{D,D}{ \left( U'_D \right) }= \frac{\part Q_D}{\part U'_D} = \frac{{\tau}_T \cdot I_{DD}}{n U_T} \cdot \frac{1+ \frac{I_S}{2 \cdot I_K} \cdot e^{ \frac{U'_D}{n \cdot U_T}}}{1+ \frac{I_S}{I_K} \cdot e^{ \frac{U'_D}{n \cdot U_T}}}$

Näherungsweise kann man auch annehmen, dass für den Diffusionsbereich $I_{DD} \gg I_{DR}$ und damit auch $I_D \approx I_{DD}$ gilt. Daraus ergibt sich die Näherungsgleichung:

$C_{D,D} \approx {\frac{{\tau}_T \cdot I_D}{n \cdot U_T} \cdot \frac{1 + \frac{I_D}{2 \cdot I_K}}{1 + \frac{I_D}{I_K}} { \begin{matrix} { I_D \ll I_K } \\ {\approx} \\ {} \end{matrix} } \frac{{\tau}_T \cdot I_D}{n \cdot U_T}}$

Bei Si-Dioden ist ${\tau}_T \approx 1 \dots 100 \, {\rm ns}$ .
Bei Schottky-Dioden ist ${\tau}_T \approx 1 \dots 100 \, {\rm ps}$ , deshalb kann bei Schottky-Dioden die Diffusionskapazität meist vernachlässigt werden.

[Bearbeiten] Kleinsignalmodell

Einfache Ersatzschaltung

Das Kleinsignalmodell ist eine starke Vereinfachung und wird in der Dimensionierung von elektronischen Schaltungen verwendet, wenn keine hohe Genauigkeit des Ergebnisses notwendig ist. Hierbei wird die einfache Ersatzschaltung der Diode als Schalter betrachtet.

[Bearbeiten] Statisches Kleinsignalmodell

Das statische Kleinsignalmodell wird zur Dimensionierung der Arbeitspunkteinstellung von einfachen Schaltungen herangezogen.

$r_D = r_{D,D} \approx \frac{n \cdot U_T}{I_{D,A}}$

$r_Z = r_{D,BR} = {\frac{n_{BR} \cdot U_T}{ \left| I_{D,A} \right|}}$

[Bearbeiten] Dynamisches Kleinsignalmodell

Das dynamische Kleinsignalmodell berücksichtigt zusätzlich zum statischen Kleinsignalmodell auch die Kapazität der Diode. Damit kann man auch einfache (Niederfrequenz-)Schaltungen mit Kapazitätsdioden dimensionieren.

$r_D \approx {{n \cdot U_T} \over {I_{D,A}}}$

$C_D \approx {{{{\tau}_T \cdot I_{D,A}} \over {n \cdot U_T}} + 2 \cdot C_{S0}} = {{{\tau}_T \over r_D} + 2 \cdot C_{S0}}$

[Bearbeiten] Beschriftung von Dioden

Dioden können nach zwei Standards gekennzeichnet sein. Gemäß JEDEC-Norm oder gemäß Pro Electron, jeweils mit einem Farbcode oder einer Beschriftung. Bei der Bezeichnung mit Farbcode ist der erste Ring breiter aufgedruckt und bezeichnet gleichzeitig den Anschluss der Kathode. Bei der Beschriftung wird die Kathode mit einem einfachen Ring gekennzeichnet.

[Bearbeiten] JEDEC

Die Beschriftung für Dioden gemäß JEDEC setzt sich aus einer Zahl und einem Buchstaben sowie einer weiteren 4-stelligen Zahl zusammen (z. B. „1N4148“). Die 4-stellige Zahl kann hierbei in der folgenden Farbcodierung angegeben sein:

Farbe	schwarz	braun	rot	orange	gelb	grün	blau	violett	grau	weiß
Wert	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

[Bearbeiten] Pro Electron

Die Beschriftung der Dioden nach Pro Electron setzt sich aus zwei bis drei Buchstaben und einer zweistelligen Zahl zusammen. Diese Buchstaben-Ziffernfolge kann alternativ als Farbcode angegeben werden:

Farbe	1. Ring	2. Ring	3. Ring	4. Ring
schwarz		X	0	0
braun	AA		1	1
rot	BA		2	2
orange		S	3	3
gelb		T	4	4
grün		V	5	5
blau		W	6	6
violett			7	7
grau		Y	8	8
weiß		Z	9	9

[Bearbeiten] Diodentypen

Neben der einfachen Diode gibt es eine Reihe von speziellen Halbleiterdioden für unterschiedliche Einsatzzwecke:

[Bearbeiten] Gleichrichtung

Für die Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung können Leistungsgleichrichter (p⁺sn⁺-Diode) oder Kupferoxydul-Gleichrichter verwendet werden. Des Weiteren eignen sich Selen-Gleichrichter und Ionen-Gleichrichter.

[Bearbeiten] Spannungs- und Stromstabilisierung

Für die Spannungs- und Stromstabilisierung kommen in der Elektrotechnik im Wesentlichen die Zener-Diode (auch Z-Diode genannt) sowie die Stromregeldiode zum Einsatz. Die Stromregeldiode ist eigentlich eine Strombegrenzerdiode und daher keine Diode im eigentlichen Sinne.

[Bearbeiten] Optik

Für optische Zwecke sind die Laserdiode und die Lawinenphotodiode gedacht. Zudem verwendet man häufig die Leuchtdiode (kurz LED) und die Fotodiode.

[Bearbeiten] Infrarot

→ Hauptartikel: Infrarotdiode

Eine Infrarotdiode

Als Infrarotquelle werden unter anderem Infrarotdioden verwendet.

[Bearbeiten] Kapazitive Dioden

Zu den kapazitiven Dioden zählt man die p-i-n Diode, die Kapazitätsdiode und den Varaktor (variable Reaktance).

[Bearbeiten] Gesteuerte Gleichrichter und verwandte Bauelemente

In der Gruppe der gesteuerten Gleichrichter befinden sich die Vierschichtdiode und der Thyristor. Des Weiteren werden die Diac (Zweirichtungsdiode) sowie der Unijunction-Transistor hinzugerechnet.

[Bearbeiten] Andere

Neben den oben genannten Diodentypen gibt es noch eine ganze Reihe von weiteren Typen, die sich keiner bestimmten Kategorie zuordnen lassen oder seltener eingesetzt werden. So verwendet man in der Elektrotechnik auch die Avalanchediode, die Feldeffektdiode (Curristor) sowie die Gunndiode. Neben der IMPATT-Diode oder Lawinenlaufzeitdiode (kurz LLD) sind auch die Schalterdiode, die Schottky-Diode und der Sirutor gängige Diodentypen. Des Weiteren kommen die Step-Recovery-Diode (auch Speicherschaltdiode genannt), die Suppressordiode, die Tunneldiode und die Verpolungsschutz-Diode zur Anwendung.

[Bearbeiten] Literatur

Ulrich Tietze, Christoph Schenk, Eberhard Gamm: Halbleiter-Schaltungstechnik. 12. Auflage, Springer, Berlin 2002, ISBN 3540428496
Marius Grundmann: The Physics of Semiconductors. An Introduction Including Device and Nanophysics. Springer, Berlin 2006, ISBN 354025370X (eng.)
Holger Göbel: Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik. 2. Auflage, Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-34029-7

[Bearbeiten] Siehe auch

[Bearbeiten] Weblinks

Von „http://de.wikipedia.org/wiki/Diode“

Kategorien: Leistungselektronik | Halbleiterbauelement

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