Wie funktionieren Dioden?
Eine Diode funktioniert wie ein Rückschlag-Ventil: Der Strom kann nur in Durchflussrichtung fließen, entgegengesetzt verläuft die Sperrrichtung der Diode.
Im Aufbau einer Diode findet sich als funktionelle Basis entweder ein p-n-dotierter Halbleiterkristall oder ein Metall-Halbleiter-Übergang. Durch den p-n- beziehungsweise Materialübergang wird die einseitige Durchflussrichtung der beweglichen Ladungsträger beim Passieren der Halbleiterdiode festgelegt.
Merksatz: Wenn an der Anode der Pluspol liegt, fließt Strom. Wenn an der Anode der Minuspol liegt, ist die Diode gesperrt.
In Durchlassrichtung muss eine ausreichend große Spannung anliegen, damit die Diode den Strom fließen lässt. Dieser Minimalwert für die Spannung wird als Schwellen- oder Schleusenspannung der Diode Us oder synonym auch als UF bezeichnet.
Die Strom-Spannungs-Kennlinie beschreibt den Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Spannung in zweipoligen Halbleiterdioden. Sie wird I-U-Charakteristik oder U-I-Diagramm genannt.
Der Graph der technischen Zeichnung verläuft bei Dioden nicht linear. Erst beim Anlegen der Schwellenspannung an der Anode steigt der Stromfluss. Die konkrete Strom-Spannungs-Kennlinie einer Diode ist produktspezifisch und außerdem temperaturabhängig.
Einsatzgebiete von Dioden
Der Einsatz von herkömmlichen Dioden verfolgt drei Hauptziele:
- Gleichrichtung von Wechselspannung
- Begrenzung von Spannungen
- Stabilisierung von Spannungen
Außerdem wird der Halbleiterübergang von Dioden-Bauformen auch für andere Zwecke verwendet, beispielsweise bei den Zener-Dioden, deren Funktionsweise weiter unten erläutert wird.
So finden Sie die passenden Dioden
Finden Sie passende Dioden für Ihren Einsatzzweck, indem Sie zunächst die richtige Kategorie von Dioden in unserem Onlineshop auswählen und anschließend nach weiteren Auswahlkriterien wie beispielsweise Durchlassspannung, Sperrspannung und Betriebstemperatur filtern.
Dioden (Standard/HF/Leistung)
Das Standard-Sortiment an Dioden umfasst Halbleiter-Dioden wie Gleichrichterdioden, Silicium-Dioden, Germanium-Dioden, Avalanche-Dioden, Schottky-Dioden oder Hochspannungsdioden.
Dioden Sortimente
In dieser Kategorie finden Sie Sammelangebote verschiedener Dioden-Typen in großer Stückzahl.
Kapazitätsdioden
Kapazitätsdioden werden auch Abstimmdioden genannt, denn durch eine Änderung der angelegten Spannung kann die Kapazität gesteuert werden. Dadurch entfällt der Einsatz der früher üblichen, wesentlich größeren Drehkondensatoren.
Schottky-Dioden
Diese Modelle haben keinen p-n-Übergang, sondern stattdessen einen sperrenden Metall-Halbleiter-Übergang, den Schottky-Kontakt. Sie funktionieren als Gleichrichter und haben einen wesentlich schnelleren Übergang vom Vorwärts- in den Sperrbetrieb als herkömmliche Dioden. Ihr Sperrstrom ist sehr temperaturabhängig.
Zenerdioden
Zenerdioden, kurz Z-Dioden, sind vor allem durch ihre Durchbruchspannung, die Z-Spannung, charakterisiert, ab der ein lawinenartiger Durchbruch der Spannung zu verzeichnen ist. Betrieben werden sie meist in Sperrrichtung, in Durchlassrichtung funktionieren Zenerdioden wie normale Dioden. Sie werden zur Stabilisierung der Spannung eingesetzt.
Suppressor-Dioden
Suppressordioden, auch Transient Absorption Zener Diode (TAZ-Diode) oder Transient Voltage Suppressor Diode (TVS-Diode) genannt, funktionieren als Überspannungsschutz und schützen elektronische Bauteile vor zu hohen Spannungsimpulsen im Stromkreis oder durch äußere Einflüsse wie Blitzeinschläge. Diese Dioden leiten bei Erreichen ihrer Schwellenspannung den Strom des Fehlimpulses in einen Parallelstromkreis ab und damit am zu schützenden Bauteil vorbei.
Tipp: Im Dioden-Sale finden Sie besonders günstige und aktuell heruntergesetzte Angebote für Dioden in unserem Onlineshop. Lassen Sie sich beim Stöbern von der großen Produktauswahl inspirieren. Bei vielen Dioden erhalten Sie beim Kauf größerer Stückzahlen standardmäßig einen Mengenrabatt. Angaben hierzu finden Sie in den Auswahllisten in der rechten Spalte beziehungsweise in den jeweiligen Unterseiten spezifischer Produkte.
Wie erkenne ich beim Einbau in eine Schaltung, welche Seite die Kathode und welche Seite die Anode einer Diode ist?
Für Dioden gibt es grundlegend zwei Systeme zur Kennzeichnung der Polarität und anderer elektrischer Eigenschaften. Bei der amerikanischen JEDEC-Kennzeichnung befindet sich an der Kathode der breiteste von vier Ringen. Bei Pro-Electron, der europäischen-Kennzeichnung, sind an der Kathodenseite zwei breite Ringe. Zusätzliche Buchstaben, Zahlen und Farbcodierungen geben Aufschluss über weitere elektrische Kenngrößen der jeweiligen Diode. Achtung: Neben den beiden vorgestellten Kennzeichnungen existieren viele weitere Systeme zur Codierung der Polarität von Dioden. Lassen Sie sich im Zweifel vom Hersteller beraten.
Warum muss bei Dioden die Betriebstemperatur beachtet werden?
Ist im konkreten Produktdatenblatt einer Diode von Sperrschichttemperatur die Rede, handelt es sich dabei nicht um die Umgebungstemperatur für den Dauerbetrieb, sondern um Temperaturspitzen, denen das Bauteil zeitlich begrenzt standhalten kann. Ein Überschreiten der Betriebstemperatur kann zur thermischen Zerstörung der Halbleiter-Elemente in der Diode führen. Sowohl die Umgebungstemperatur als auch die Erwärmung durch die anliegende elektrische Spannung kann solche Schäden verursachen, wenn die Diode ihre Verlustwärme nicht ausreichend abgeben kann.