Diode: Funktionsprinzip, Typen, 7 wichtige Anwendungen

INHALT

• Definition
• Diodensymbol
• Wichtige Funktionen
• Vorspannungstechnik von Dioden
• Wichtige Typen
• Anwendungen von Dioden

Was sind Dioden?

Definition der Diode:

"Eine Diode ist ein spezielles elektronisches Element mit zwei Elektroden, die als Anode und Kathode bezeichnet werden."

Die meisten Dioden bestehen aus Halbleitern wie Silizium, Germanium oder Selen.

Wie funktioniert eine Diode?

Funktionsprinzip der Diode:

Die Grundcharakteristik einer Diode besteht darin, elektrischen Strom nur in eine Richtung zu führen. Wenn die Kathode bei einer Spannung, die größer als die Anode ist, negativ geladen ist, fließt ein bestimmter Strom, der als "Vorwärtsbruch" bezeichnet wird, durch sie.

Wenn die Kathode in Bezug auf die Anode + ve geladen ist, leitet sie keinen Strom. Diese können als Gleichrichter, Schalter und Begrenzer betrieben werden.

Die Durchlassdurchbruchspannung beträgt ungefähr 0.6 Volt für Silizium, 0.3 Volt für Germanium bzw. 1 Volt für Selenmaterial.

Wenn am Vorwärtsüberbrückungspunkt ein analoges Signal durch die Diode fließt, ist die Signalwellenform ungenau und verzerrt. Alle Signale, die erzeugt werden, sind harmonische und ganzzahlige Vielfache der Eingangsfrequenz. Diese erzeugen im Allgemeinen Signale mit Mikrowellenfrequenz mit dem richtigen Pegel und der richtigen Polarität der Spannungsanwendung.

Symbol der Diode:

Wichtige Merkmale von Dioden:

• Die Diode ist eine elektronische Komponente mit zwei Anschlüssen
• Es hat einen geringeren Widerstand in einer Richtung und einen höheren in einer anderen Richtung
• Die meisten Dioden bestehen aus Silizium
• Der Spannungsabfall unter einer Vorwärtsvorspannungsbedingung beträgt ungefähr 0.7 Volt.
• In umgekehrter Vorspannung nimmt der Bereich der Verarmungsschicht zu.

Verschiedene Arten von Dioden:

1. PN-Sperrschichtdiode -

"Eine Diode ist ein PN-Übergang mit P-Typ auf der einen Seite und N-Typ auf der anderen Seite.".

2. Leuchtdiode (LED) -

"LED ist eine Halbleiterlichtquelle, die Licht emittiert, wenn Strom durch sie fließt."

3. Fotodiode -

"Dies ist eine PN-Sperrschichtdiode auf Halbleiterbasis, die, wenn sie Licht ausgesetzt wird, eine Potentialdifferenz erzeugt"

4.   Schottky Diode -

 "Dies wird durch die Verbindung eines Halbleiters mit einem Metall entworfen. Irgendwann als heiße Trägerdiode bekannt “.

5.   Tunneldiode -

" Eine Halbleiterdiode, die aufgrund des Tunnelns einen effektiv negativen Widerstand aufweist. “

6.   Varaktordiode -

 "Eine Diode mit sich ändernder interner Kapazität mit den Änderungen der Sperrspannung “.

7.   Zenerdiode -

"Ein spezieller Diodentyp, der es ermöglicht, dass Strom bei Anlegen einer Sperrspannung rückwärts geleitet wird. “

Was sind die idealen Dioden?

In einer idealen Diode beginnt der Strom in Vorwärtsrichtung frei von der Vorrichtung zu fließen. Im Idealfall normalerweise ohne Spannungsabfall, wenn in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Alle anderen Spannungsquellen fallen über die Schaltungswiderstände ab. Bei Sperrvorspannung fließt in einer idealen Diode kein Strom und hat einen unendlichen Widerstand.

Was sind praktische Dioden?

In einer praktischen Diode lassen einige der Widerstände den Strom fließen, wenn eine Vorwärtsvorspannung vorliegt. Aufgrund des Vorhandenseins der Widerstände wird etwas Leistung verbraucht, wenn der Strom durch die Vorwärtsvorspannung fließt. Wenn es in Sperrrichtung vorgespannt ist, kann es aufgrund des hohen Widerstands leiten.

Eine Diode ist normalerweise ein PN-Übergang.

1. Es ist ein Barrierepotential. Um dieses Problem durch Anlegen einer zusätzlichen Spannung an den pn-Übergang zu überwinden, kann er leiten können.
2. Der Strom fließt also durch den pn-Übergang, wenn das Barrierepotential weggelassen wird.
3. Es ist mit zwei metallischen Leitern als pn-Übergang bekannt.
4. Der Prozess des Anlegens einer externen Spannung ist eine Kanalvorspannung.

Vorwärtsvorspannung:

• Eine Batterie verbindet + ve Klemme mit der p-Seite der pn-Sperrschichtdiode und verbindet dann -ve Klemme mit der n-Seite.
• Wenn wir eine externe Spannung anlegen, die größer als die Potentialbarriere ist, leitet sie den durchzulaufenden Strom
• Die Diode ist an eine Gleichspannungsquelle (V) angeschlossen.
• Die Spannung an der Diode wird als Vorwärtskennlinie der pn-Sperrschichtdiode bezeichnet
• Es fließt kein Diodenstrom, bis A erreicht ist, da die externe Spannung V vorliegt_f  wird durch eingebaute Spannung entgegengesetzt, deren Wert 0 ist.
• Die Spannung steigt jedoch über A hinaus an und der Diodenstrom nimmt schnell ab.
• Wenn der Vorwärtsstrom extern rückwärts ist, schneidet er die Spannungsachse an einem Punkt, von dem aus V._k bestimmt werden kann

Umgekehrte Vorspannung:

• Wenn an pn-Sperrschichtdioden Spannung angelegt wird, ist der Anschluss v an den Halbleiter vom p-Typ angeschlossen. In ähnlicher Weise ist das + ve-Terminal mit dem n-Typ verbunden.
• Löcher von der p-Seite werden zum -ve-Anschluss hin angezogen. Während die freien Elektronen von der n-Seite zum + ve-Terminal hingezogen werden.
• Die Sperrvorspannung nimmt schrittweise zu und der Diodenstrom wird beobachtet.
• Wenn die Sperrvorspannung V erhöht_BR Der Diodenumkehrstrom steigt sehr kurz an.

Schalteigenschaft von Dioden:

Bei Vorwärtsvorspannung leitet die Diode, wenn eine kleine Spannung angelegt wird, die den als Einschaltzustand bekannten Spannungsabfall überschreitet.

Bei Sperrvorspannung werden nur kleine Spannungsstromquellen mit einer Sperrspannung, die kleiner als der Durchbruchwert ist, als Ausschaltzustand bezeichnet

Beim Schalten wird die Eigenschaft einer Diode vom Vorwärtsvorspannungs-Ein-Zustand in den Rückwärtsvorspannungs-Aus-Zustand oder umgekehrt geschaltet.

Anwendungen einer Diode

Berichtigung:

Eine Diode wirkt normalerweise als Gleichrichter und reduziert eine Wechselstromquelle auf eine konstante Stromversorgung. Dies kann diese Aufgabe erreichen, indem die Strömung in eine Richtung behindert und durch die andere Richtung geleitet wird.

Lichtemission:  

LED bietet eine viel effizientere Lichtquelle. Die Lampen kosten mehr als ihre Glühlampen, auch weil sie zusätzliche Steuerschaltungen benötigen, um mit Wechselstrom zu arbeiten.

Induktive Lastableitung:

In dieser Anwendung werden Dioden verwendet. Wenn eine induktive Last ausgeschaltet wird, muss die gespeicherte Energie irgendwohin gehen. Ohne den richtigen Schaltungsschutz kann die gespeicherte Energie zu Spannungsspitzen führen, die über den Schalter übertragen werden können und möglicherweise einen Transistor überlasten. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Strom, sich über die Induktivität abzuleiten, und sie fließt in die Stromversorgung zurück und schützt die Schaltung.

Wahrnehmung und Kontrolle:

Halbleiter können aufgrund der optischen Effekte leicht elektrische Ladungen erzeugen. Im Allgemeinen sind diese Geräte so verpackt, dass sie Licht blockieren, um unbeabsichtigte elektrische Aktivitäten zu vermeiden. Um diesen Effekt zu optimieren, werden Fotodioden gebaut. Diese Fotodioden werden häufig im Infrarotspektrum verwendet, z. B. in Fernbedienungen für Verbraucher.

Weitere Artikel zum Thema Elektronik Klicke hier

Soumali Bhattacharya

Hallo, ich bin Soumali Bhattacharya. Ich habe einen Master in Elektronik gemacht.
Ich bin derzeit im Bereich Elektronik und Kommunikation investiert.
Meine Artikel konzentrieren sich in einem sehr einfachen, aber informativen Ansatz auf die Hauptbereiche der Kernelektronik.
Ich bin ein lebhafter Lerner und versuche, mich über die neuesten Technologien im Bereich der Elektronik auf dem Laufenden zu halten.

Vernetzen wir uns über LinkedIn –