Einführung in Dioden

Allgemeine Eigenschaften

• Dioden sind elektrische Bauteile, die in vielen Geräten wie Computern, Fernsehern und Handys vorkommen.
• Sie ähneln optisch einem Kohlenstoffwiderstand, sind aber funktionell völlig unterschiedlich.

Aufbau und Funktion

• Halbleiterbauelement: Dioden bestehen aus einer p-dotierten und einer n-dotierten Schicht.
• Siliziumdiode: Besteht hauptsächlich aus Silizium, mit Fremdatomen wie Bor (p-Schicht) und Phosphor (n-Schicht) verunreinigt.
• Schaltbild: Zeigt eine Anode und eine Kathode; die Anode am Grund des Dreiecks und die Kathode an der Spitze.

Elektrische Eigenschaften

• Sperrrichtung: Kein Stromfluss; Kathode zu Anode (gegen den Pfeil).
• Durchlassrichtung: Stromfluss von Anode zu Kathode (mit dem Pfeil), wenn die Spannung mindestens 0,7 Volt beträgt.
• Diffusionsspannung: Bei Siliziumdioden typischerweise 0,7 Volt.

Funktionsweise

• Diffusionsvorgang: Elektronen wandern zu Löchern, es entsteht ein elektrisches Feld, das den Elektronenfluss hindert.
• Sperrschicht: Zone ohne freie Elektronen zwischen p- und n-Schicht, die als Nichtleiter wirkt.
• Einfluss externer Spannungen:
  • Unter 0,7 Volt: Diode leitet nicht in Durchlassrichtung.
  • Über 0,7 Volt: Äußeres elektrisches Feld hebt das innere auf, Diode leitet.
  • In Sperrrichtung: Äußeres Feld verstärkt das innere, Diode leitet nicht.

Besondere Eigenschaften

• Dioden können in seltenen Fällen bei sehr hohen Spannungen in Sperrrichtung leiten (ab ca. 300 Volt), was zu einem Defekt führt.

Verschiedene Diodentypen

• Schottky-Diode
• Zener-Diode
• Leuchtdioden (LED)
• Verschiedene Typen haben ähnliche Funktionsweisen mit unterschiedlichen Diffusionsspannungen.

Weiterführende Themen

• Hinweise auf weiteres Lernmaterial, wie ein Video zur Solarzelle, das ähnliche Konzepte behandelt.

Diese Zusammenfassung bietet einen Überblick über die Funktionsweise und Eigenschaften von Dioden, insbesondere der Siliziumdiode, und erklärt die grundlegenden Konzepte der Halbleiterphysik in diesem Kontext.