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Ratgeber

     

Dioden für Spannungsregelung oder Überspannungsschutz

Dioden sind elektronische Bauteile, die beispielsweise zur Spannungsregelung oder als Überspannungsschutz verwendet werden. Je nach Dioden-Typ sind weitere Einsatzzwecke möglich. Wissenswertes über Dioden im Allgemeinen sowie Schottky-Dioden, Zener-Dioden und weitere Arten im Besonderen erfahren Sie in unserem Ratgeber.



Das Wichtigste über Dioden auf einen Blick

Die Einsatzgebiete von Dioden sind genauso vielfältig wie die elektronischen Bauelemente selbst. Ihr Hauptmerkmal ist, dass sie Strom nur in eine Richtung fließen lassen. Entgegengesetzt funktioniert das nicht. In diesem Zusammenhang spricht man von Durchlassrichtung und Sperrrichtung

Damit Strom überhaupt in Durchflussrichtung fließen und das Bauelement in den leitenden Zustand übergehen kann, muss an der Anode der Pluspol und an der Kathode der Minuspol anliegen – und zwar in einer ausreichend großen Spannung. Der diesbezügliche Minimalwert wird als Schwellen- oder Schleusenspannung bezeichnet.

Dioden übernehmen hauptsächlich drei Funktionen:

Gleichrichtung von Wechselspannung

Begrenzung von Spannungen

Stabilisierung von Spannungen

Abhängig von der Bauweise können Dioden auch für andere Zwecke eingesetzt werden.

 

Einen Großteil der Bauelemente machen Halbleiterdioden aus. Meist bestehen die Halbleiter-Kristalle aus Silizium, häufig anzutreffen ist aber auch Germanium

Halbleiterdioden setzen sich aus zwei unterschiedlich dotierten Schichten zusammen –einer n-dotierten Schicht mit Elektronenüberschuss und einer p-dotierten Schicht mit Löcherüberschuss. Zwischen den beiden Schichten befindet sich die Grenzschicht, der pn-Übergang. Hier kommt es zu einer Rekombination von Löchern und Elektronen

Bei einer ausreichend großen und entsprechend angelegten Spannung (Pluspol an Anode, Minuspol an Kathode) können die Ladungsträger die sich abbauende Sperrschicht überwinden – der Strom fließt

Für Halbleiterdioden auf Silizium-Basis sind mindestens 0,7 V nötig, bei Germanium-Halbleiterdioden genügen etwa 0,3 V. Bei umgekehrter Polung verstärkt sich die Grenzschicht und es kommt zu einer Sperrung des Stromflusses.



Ausgewählte Dioden-Arten vorgestellt

In unserem Online-Shop finden Sie eine umfangreiche Auswahl an Dioden. Im Folgenden stellen wir Ihnen die wichtigsten Arten vor:

  • Unter Dioden (Standard/HF/Leistung) sind Halbleiterdioden zusammengefasst, darunter Silizium-, Germanium-, Gleichrichter- und Hochspannungsdioden.
  • Auf der Suche nach elektronischen Bauelementen mit Metall-Halbleiter-Übergang werden Sie im Bereich der Schottky-Dioden fündig. Wie Dioden mit Halbleitern weisen sie eine sperrende Funktion auf, schalten aber schneller um und haben einen geringeren Durchlassspannungsabfall.
  • Kapazitätsdioden oder auch Abstimmdioden werden immer dann verwendet, wenn eine Steuerung der Kapazität gewünscht ist. Realisiert wird das durch die Änderung der angelegten Spannung.
  • Z- oder Zener-Dioden weisen in Durchlassrichtung dieselbe Funktionsweise wie herkömmliche Dioden auf, allerdings werden sie in Schaltungen zumeist in Sperrrichtung im Bereich der Durchbruchspannung zur Spannungsstabilisierung betrieben.
  • Die Hauptaufgabe von Suppressor-Dioden ist es, weitere Bauteile vor zu hohen Spannungen zu schützen. Das ist beispielsweise dann wichtig, wenn im Stromkreis hohe Spannungsimpulse auftreten können, etwa durch Blitzeinschläge oder einen Lastwechsel im Netz. Diese Dioden schaffen es, hohe Spannungen für kurze Zeit zu dämpfen.

  • Weitere Diodenmodelle stehen in den Kategorien „Dioden sonstige“ und „Dioden-Sortimente“ zur Verfügung.


Dioden kaufen – Darauf sollten Sie achten

Beim Dioden-Kauf gilt es, den Einsatzzweck vorab klar zu definieren, um die richtige Kategorie auszuwählen. Wird eine klassische Halbleiter-Diode, eine Zenerdiode, eine Schottky-Diode oder ein anderer Typ benötigt? Ist die Wahl getroffen, können Sie gezielt nach Modellen mit den passenden Kennwerten für Ihre Schaltung Ausschau halten. In unserem Online-Shop haben Sie die Möglichkeit, ganz komfortabel zum Beispiel nach Sperrstrom, Sperrspannnung, Durchlassstrom, Durchlassspannung und Klemmenspannung zu filtern. 

Neben den genannten Kennwerten spielt die maximale Betriebstemperatur eine wichtige Rolle. Ist diese für den vorgesehenen Einsatzzweck großzügig kalkuliert, müssen Sie keine thermische Zerstörung der Diodenbauteile befürchten. Diodengehäuse und Montageart sind ebenfalls relevante Kriterien beim Kauf und sollten auf den Installationsbereich abgestimmt sein.



Unser Praxistipp: Temperaturabhängigkeit im Blick behalten

Das Verhalten von Halbleiterdioden ist temperaturabhängig. So kann die Temperatur – je nachdem, wie stark sie ansteigt – Einfluss auf die Diodenkennlinie nehmen. Das hat mitunter zur Folge, dass die Schwellenspannung etwas sinkt. Ein Temperaturanstieg hat vor allem Auswirkungen auf die Durchlassspannung. Das Verhalten von Halbleiterdioden bei variablen Temperaturen kann zwar vorab berechnet werden. Oftmals liefern Ihnen aber die Hersteller konkrete Daten dazu.



Häufig gestellte Fragen zu Dioden

Was besagt die Betriebstemperatur einer Diode?

Wenn Sie Angaben zu einer Sperrschichttemperatur vorfinden, so beziehen sich diese auf die Temperaturspitzen, die eine Diode für eine gewisse Dauer vertragen kann. Wird die Maximaltemperatur über einen längeren Zeitraum hinweg überschritten, kann dies eine thermische Zerstörung der Halbleiter-Elemente verursachen. Das gilt auch für eine zu hohe Umgebungstemperatur: Kann die Verlustwärme nicht im ausreichenden Maße abgeführt werden, ist ebenfalls eine thermische Zerstörung zu befürchten. 

Was ist die Kennlinie einer Diode?

Anhand der Kennlinie können Sie Rückschlüsse auf das Verhalten der Diode bei bestimmten Strömen und Spannungen ablesen. Das Kennlinienfeld umfasst sowohl den Durchlass- als auch den Sperrbereich und führt alle wichtigen Kenngrößen der Diode auf. 

Woran erkennt man die Kathode und Anode an der Diode?

Üblicherweise gibt Ihnen ein Markierungsring Aufschluss über die Polarität der beiden Seiten der Diode. Im Regelfall verweist ein Markierungsring auf die Kathode. Allerdings ist es empfehlenswert, sich mit der Markierungsmethode der jeweiligen Hersteller vertraut zu machen, falls Unsicherheit besteht. 

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