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Diodentypen: verschiedene Diodentypen

Diodentypen: verschiedene Diodentypen

Die Halbleiterdiode ist eine weit verbreitete elektronische Komponente, die heutzutage in vielen elektronischen Schaltungsdesigns zu finden ist.

Obwohl es viele verschiedene Arten von Dioden gibt, die die gleiche Grundstruktur eines Bereichs aus p-Typ-Material verwenden, der auf einen Bereich aus n-Typ-Material trifft, sind die verschiedenen Typen optimiert, um unterschiedliche Eigenschaften bereitzustellen, die auf verschiedene Arten verwendet werden können viele elektronische Schaltungsentwürfe.

Unabhängig von der Art der Diode ist die Grundidee der Diode in der heutigen Elektronikindustrie wichtig, sei es zur Herstellung von gewerblichen oder industriellen Geräten, zur Verwendung durch den Bastler oder für jeden, der Elektronik studiert.

Dioden werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Sie können zur einfachen Gleichrichtung eines Signals dienen; Sie können als Leistungsdioden für die Leistungsgleichrichtung, Signaldetektion, verschiedene Formen des HF-Designs, die Lichterzeugung, die Laserlichterzeugung, die Lichtdetektion und vieles mehr verwendet werden.

Die Dioden können auch eine Vielzahl unterschiedlicher Gehäuse aufweisen: oberflächenmontierte Dioden, normale drahtgeführte Dioden und einige Leistungsdioden können sogar mit einem Kühlkörper verschraubt werden. Dioden gibt es in allen Formen und Größen.

Geschichte der Halbleiterdiode

Die ersten verwendeten Dioden wurden bereits in den frühen 1900er Jahren entdeckt, als die drahtlose Technologie noch in den Kinderschuhen steckte. Der Cat's Whisker war einer der ersten verwendeten Diodentypen. Es bestand aus einem sehr dünnen Stück Draht (dem Whisker der Katze selbst), das auf ein Stück Halbleitermaterial (typischerweise ein Mineralkristall) gelegt werden konnte, um eine Punktkontaktdiode herzustellen. Dies war bis Mitte bis Ende der 1920er Jahre weit verbreitet, als die Thermionik- oder Ventiltechnologie so billig wurde, dass sie für Radiosets weit verbreitet war.

Um die Zeit des Zweiten Weltkriegs wurden neue Dioden für die zu entwickelnden Radarsätze benötigt. Halbleiterdioden boten eine Option, da sie aufgrund ihrer Größe bei den für Radar erforderlichen Frequenzen besser arbeiten konnten.

Diodenschaltungssymbol

Wie alle elektronischen Komponenten haben Dioden ein Schaltungssymbol, das in elektronischen Schaltplänen verwendet wird. Das Grundschaltungssymbol für die Diode besteht aus einem Dreieck, dessen Punkt eine kurze Linie senkrecht zum Draht im Schaltplan berührt.

Manchmal werden das Dreieck und sogar die Linie nur als Umriss angezeigt, während sie manchmal als gefüllte schwarze Formen angezeigt werden.

Manchmal wird das Diodenschaltungssymbol nur als Umriss und ohne die ausgefüllten Formen angezeigt. Die Umrissform ist gleichermaßen akzeptabel.

Es gibt viele verschiedene Arten von Dioden und einige verwenden Schaltungssymbole, die geringfügig vom Basisdiodensymbol abweichen, um ihre Funktion anzuzeigen: Schottky-Dioden, Varaktordioden und eine Reihe anderer fallen in diese Kategorie.

Aufputzgeräte oder Kabel

Dioden gibt es in allen Formen und Größen. Traditionell waren viele dieser elektronischen Komponenten in einer kleinen Glasröhre enthalten, um die eigentliche Halbleiterdiode einzukapseln. Jetzt sind Dioden in einer Vielzahl verschiedener Gehäuse enthalten.

Es gibt immer noch bleihaltige Gehäuse und die glasverkapselten Dioden existieren immer noch, aber es gibt auch viele Kunststoffgehäuse. Diese können je nach erforderlicher Verlustleistung unterschiedlich groß sein.

Da heutzutage viele Leiterplatten mithilfe der Oberflächenmontagetechnologie zusammengebaut werden, steht eine ganze Reihe von Dioden als SMD-Dioden zur Oberflächenmontage zur Verfügung. Es gibt viele Standardpakete für SMD-Dioden, einschließlich des SOT-23-Pakets, das für viele kleine diskrete Dioden verwendet wird. Es werden nur zwei der drei verfügbaren Pins verwendet, wodurch die Diode korrekt ausgerichtet werden kann.

Da diese SMD-Dioden klein sind, kann die vollständige Teilenummer nicht in die Diode aufgenommen werden, und es wird eine Kurzform verwendet, um sie unterscheiden zu können.

Während bei vielen Leiterplattenbaugruppen die Oberflächenmontagetechnologie verwendet wird, benötigen andere Bereiche der Elektronikindustrie Dioden mit einer viel höheren Stromkapazität. Diese Dioden können in Gehäusen enthalten sein, die in Kühlkörper eingeschraubt werden.

Arten von Dioden

Es gibt eine Vielzahl verschiedener Diodentypen, die in einer Vielzahl von elektronischen Schaltungsentwürfen, HF-Entwürfen und häufig auch digitalen Entwürfen hergestellt und verwendet werden. Jeder Typ hat unterschiedliche Eigenschaften und ist daher für die verschiedenen Schaltkreise geeignet.

  • Rückwärtsdiode: Dieser Diodentyp wird manchmal auch als Rückdiode bezeichnet. Obwohl nicht weit verbreitet, handelt es sich um eine Form einer PN-Sperrschichtdiode, die der Tunneldiode in ihrem Betrieb sehr ähnlich ist. Es findet einige spezielle Anwendungen, bei denen seine besonderen Eigenschaften genutzt werden können, typischerweise bei Mikrowellenfrequenzen.

    Eine Rückwärtsdiode ist im Wesentlichen eine Form einer Tunneldiode, bei der eine Seite des Übergangs weniger stark dotiert ist als die andere.


  • BARITT-Diode: Diese Form der Diode hat ihren Namen von den Worten Barrier Injection Transit Time Diode. Es wird in Mikrowellenanwendungen verwendet und weist viele Ähnlichkeiten mit der am weitesten verbreiteten IMPATT-Diode auf.


  • Gunn Diode: Obwohl es sich nicht um eine Diode in Form eines PN-Übergangs handelt, handelt es sich bei diesem Diodentyp um ein Halbleiterbauelement mit zwei Anschlüssen. Es wird im Allgemeinen zur Erzeugung von Mikrowellensignalen verwendet und wurde in vielen HF-Designs als einfache und effektive Form eines Mikrowellengenerators verwendet.

    Gunn-Dioden werden auch als Transfered Electron Devices oder TED bezeichnet. Obwohl diese elektronische Komponente als Diode bezeichnet wird, besitzt sie keinen PN-Übergang und ist technisch gesehen keine Diode im normalen Sinne der Art und Weise, wie sie in der Halbleitertechnologie verwendet wird. Stattdessen verwendet das Gerät einen Effekt, der als Gunn-Effekt bekannt ist (benannt nach dem Entdecker JB Gunn).

    Obwohl die Gunn-Diode normalerweise zur Erzeugung von Mikrowellen-HF-Signalen verwendet wird, kann diese elektronische Komponente auch für einen Verstärker in einem sogenannten Übertragungselektronenverstärker oder TEA verwendet werden.


  • Katzenschnurrhaar: Wie bereits erwähnt, war dieser Diodentyp der früheste Typ, der breite Akzeptanz fand. Es bestand aus einem kleinen Draht, der auf ein Stück Mineralkristall gelegt wurde. Dies erzeugte eine kleine Punktkontaktdiode, die, obwohl unzuverlässig, ausreichend gut war, um Funkübertragungen zu hören, wenn sie in einem "Kristallsatz" verwendet wurden.

    Obwohl Cat's Whisker-Detektoren nicht besonders zuverlässig waren, waren sie die erste Form der Halbleiterdiode und wiesen den Weg zu späteren Dioden. und das LED-Prinzip wurde sogar 1908 von HJ Round an einem von ihnen beobachtet.

  • IMPATT-Diode: Die IMPATT-Diode oder die IMPact Avalanche-Ionisations-Transitzeit-Mikrowellendiode wird in einigen HF-Konstruktionen verwendet, bei denen ein einfacher Generator für Mikrowellensignale erforderlich ist.

    Die IMPATT-Diodentechnologie wird heutzutage nicht mehr so ​​häufig verwendet, aber diese elektronische Komponente kann Signale erzeugen, die typischerweise bei etwa 3 und 100 GHz oder mehr liegen. Einer der Hauptvorteile dieser Mikrowellendiode ist die relativ hohe Leistungsfähigkeit (oft zehn Watt und mehr), die viel höher ist als bei vielen anderen Formen von Mikrowellendioden. Es hat eine viel höhere Leistung als eine Gunn-Diode.


  • Laserdiode: Dieser Diodentyp unterscheidet sich von der gewöhnlichen Leuchtdiode darin, dass er Laserlicht (kohärentes Licht) erzeugt. Diese elektronischen Komponenten werden in vielen Anwendungen verwendet, einschließlich CD- und DVD-Laufwerken. Obwohl diese Dioden viel billiger als andere Formen von Lasergeneratoren sind, sind sie teurer als gewöhnliche LEDs.
  • Leuchtdioden: Die Leuchtdiode oder LED ist einer der beliebtesten Diodentypen. Bei Vorwärtsvorspannung mit durch den Übergang fließendem Strom wird Licht erzeugt. Die ursprüngliche Farbe für diese Dioden war rot, aber heutzutage sind die meisten Farben verfügbar. Dies wird erreicht, indem unterschiedliche Halbleitermischungen auf beiden Seiten des PN-Übergangs verwendet werden.


  • Fotodiode: Wenn Licht auf einen PN-Übergang trifft, kann es Elektronen und Löcher erzeugen, wodurch ein Strom fließt. Infolgedessen ist es möglich, Halbleiter zur Detektion von Licht zu verwenden. Diese Arten von Dioden können auch zur Stromerzeugung verwendet werden. Für einige Anwendungen funktionieren PIN-Dioden sehr gut als Fotodetektoren.


  • PIN-Diode: Dieser Diodentyp weist Bereiche aus Silizium vom P-Typ und N-Typ auf, aber zwischen ihnen befindet sich ein Bereich aus intrinsischem Halbleiter (d. H. Keine Dotierung). Dies erhöht die Größe des sogenannten Verarmungsbereichs. Dieser Diodentyp wird in einer Reihe von Anwendungen verwendet, einschließlich Hochfrequenzschaltern und als Fotodioden.


  • Punktkontaktdiode: Dieser Diodentyp verhält sich wie eine einfache PN-Sperrschichtdiode, der Aufbau ist jedoch viel einfacher. Sie bestehen aus einem Stück Halbleiter vom n-Typ, auf das eine scharfe Spitze eines bestimmten Metalldrahttyps (Metall der Gruppe III für Chemiker) gelegt wird. Ein Teil des Metalls wandert in den Halbleiter und erzeugt einen PN-Übergang.

    Diese Dioden haben eine sehr geringe Kapazität und sind ideal für viele Hochfrequenzanwendungen. Sie haben auch den Vorteil, dass sie sehr billig herzustellen sind, obwohl ihre Leistung nicht besonders wiederholbar ist.

  • PN Junction: Der Standard-PN-Übergang kann als der heute verwendete normale oder Standarddiodentyp angesehen werden. Diese elektronische Komponente ist in vielen elektronischen Schaltungsentwürfen enthalten und wird auch in vielen HF-Schaltungsentwürfen verwendet. Diese Dioden können als kleine Signaltypen zur Verwendung in Hochfrequenz- oder anderen Niedrigstromanwendungen kommen, oder andere Typen können Hochstrom- und Hochspannungsanwendungen sein, die für Leistungsanwendungen verwendet werden können.


  • Schottky-Dioden: Dieser Diodentyp hat einen geringeren Durchlassspannungsabfall als gewöhnliche Silizium-PN-Sperrschichtdioden. Bei niedrigen Strömen kann der Abfall irgendwo zwischen 0,15 und 0,4 Volt liegen, im Gegensatz zu 0,6 Volt für eine Siliziumdiode.

    Um diese Leistung zu erzielen, sind sie anders aufgebaut als normale Dioden mit einem Metall-Halbleiter-Kontakt. Sie werden häufig als Klemmdioden und in HF-Designs häufig als Signaldetektoren verwendet. Sie werden auch als Leistungsdioden zur Gleichrichtung von Wechselstrom in Stromversorgungen und dergleichen verwendet. Die geringeren Verluste, die durch den geringeren Abfall verursacht werden, tragen wesentlich zur Verbesserung der Effizienz bei.


  • Step Recovery Diode: Eine Form einer Mikrowellendiode, die zum Erzeugen und Formen von Impulsen bei sehr hohen Frequenzen verwendet wird. Diese Dioden beruhen für ihren Betrieb auf einer sehr schnellen Abschaltcharakteristik der Diode.


  • TRAPATT-Diode: Dieser Diodentyp hat viele Ähnlichkeiten mit dem IMPATT und gehört tatsächlich zur selben Familie. Es bietet ein geringeres Rauschen, erreicht jedoch nicht so hohe Frequenzen.


  • Tunneldiode: Obwohl die Tunneldiode heute nicht weit verbreitet ist, wurde sie für Mikrowellenanwendungen verwendet, bei denen ihre Leistung die anderer Geräte der damaligen Zeit übertraf.
  • Varicap- oder Varactordioden: Dieser Diodentyp wird in Hochfrequenzanwendungen (RF) verwendet. Die Diode ist mit einer Sperrvorspannung versehen, und auf diese Weise fließt kein Strom über den Übergang. Die Breite der Verarmungsschicht variiert jedoch in Abhängigkeit von der auf sie ausgeübten Vorspannung.

    Die Diode kann als zwei Platten eines Kondensators mit der Verarmungsschicht dazwischen betrachtet werden. Da die Kapazität in Abhängigkeit von der Breite der Verarmungsschicht variiert und dies durch Ändern der Sperrvorspannung an der Diode variiert werden kann, ist es möglich, die Kapazität der Diode zu steuern.


  • Zenerdiode / Spannungsreferenzdiode: Die Zenerdiode ist ein sehr nützlicher Diodentyp. Es wird unter Sperrspannung betrieben und bricht ab, wenn eine bestimmte Spannung erreicht ist. Wenn der Strom durch einen Widerstand begrenzt wird, kann eine stabile Spannung erzeugt werden. Dieser Diodentyp wird daher häufig verwendet, um eine Referenzspannung in geregelten Stromversorgungen bereitzustellen.


Es gibt sehr viele verschiedene Diodentypen, von denen jeder für seine eigene Anwendung geeignet ist. Die Technologie unterscheidet sich nicht nur zwischen verschiedenen Arten von Dioden, sondern sie können auch in verschiedenen Gehäusen enthalten sein: Einige können bleihaltig sein, andere können auf Kühlkörper geschraubt werden, und bei der Menge der Leiterplattenbestückung, die automatisierte Herstellungstechniken verwendet, sind oberflächenmontierte Dioden jetzt in großen Mengen verwendet.

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