Diode - Wie funktioniert die?

Summary

In diesem Video wird die Funktionsweise einer Siliziumdiode erklärt. Eine Diode, bestehend aus zwei Halbleiterschichten (p- und n-dotiert), besitzt eine Sperr- und eine Durchlassrichtung. Wird eine Spannung von mindestens 0,7 Volt angelegt, beginnt die Diode zu leiten; bei niedrigerer Spannung sperrt sie. Der Diffusionsprozess, der die Elektronenbewegung zwischen den Schichten beschreibt, wird anschaulich erklärt, ebenso wie das Entstehen eines elektrischen Felds, das die Elektronen und Löcher in entgegengesetzte Richtungen lenkt. Der Videoinhalt behandelt auch andere Diodenarten und deren Funktionsweise.

Takeaways

• 😀 Eine Diode ist ein Halbleiterbauelement, das aus einer p- und einer n-dotierten Schicht besteht.
• 😀 In einem Schaltbild hat die Diode eine Anode (positive Seite) und eine Kathode (negative Seite).
• 😀 Eine Diode hat zwei Hauptfunktionen: Sperrrichtung (Strom fließt nicht) und Durchlassrichtung (Strom fließt).
• 😀 In der Sperrrichtung fließt kein Strom, solange die Spannung unter 0,7 Volt liegt.
• 😀 In der Durchlassrichtung wird die Diode leitend, wenn eine Spannung von mindestens 0,7 Volt anliegt.
• 😀 Die Sperrschicht der Diode entsteht durch den Diffusionsvorgang zwischen den p- und n-Schichten.
• 😀 Das elektrische Feld, das durch den Diffusionsvorgang entsteht, verhindert den Stromfluss in der Sperrrichtung.
• 😀 Wenn die Spannung die 0,7 Volt überschreitet, wird die Sperrschicht aufgelöst, und der Strom kann fließen.
• 😀 In der umgekehrten Richtung (Polung der Diode ist umgekehrt) wird die Sperrschicht vergrößert und verhindert den Stromfluss.
• 😀 Weitere Diodenarten wie die Schottky-Diode, Zener-Diode und LEDs haben ähnliche Funktionsweisen, jedoch unterschiedliche Diffusionsspannungen.
• 😀 Eine Siliziumdiode hat typischerweise eine Diffusionsspannung von 0,7 Volt, was bedeutet, dass immer diese Spannung über ihr abfällt, wenn sie in Durchlassrichtung betrieben wird.

Q & A

Was ist eine Diode und wo findet man sie?

Eine Diode ist ein elektrisches Bauteil, das in vielen Geräten wie Computern, Fernsehern und Handys zu finden ist. Sie besteht aus Halbleitermaterial und hat die besondere Eigenschaft, nur in eine Richtung Strom fließen zu lassen.

Was ist der Unterschied zwischen der Sperrrichtung und der Durchlassrichtung einer Diode?

In der Sperrrichtung fließt kein Strom durch die Diode, sie blockiert den Stromfluss. In der Durchlassrichtung hingegen lässt die Diode den Strom nur fließen, wenn eine Spannung von mindestens 0,7 Volt anliegt.

Was bedeutet 'Sperrschicht' bei einer Diode?

Die Sperrschicht ist die Zone in der Mitte der Diode, wo keine freien Elektronen vorhanden sind. Hier kann der Strom nicht fließen, da es kein leitfähiges Material gibt.

Wie entsteht die Sperrschicht in einer Diode?

Die Sperrschicht entsteht durch den Diffusionsvorgang, bei dem Elektronen von der n-Schicht (mit Überschuss an Elektronen) zur p-Schicht (mit Elektronenmangel) wandern. Diese Verschiebung führt zu einem elektrischen Feld, das den Stromfluss blockiert.

Was passiert, wenn man eine Spannung von weniger als 0,7 Volt anlegt?

Wenn die Spannung unter 0,7 Volt liegt, bleibt die Sperrschicht bestehen und es fließt kein Strom, da die Spannung nicht ausreicht, um die Sperrschicht zu überwinden.

Warum fließt ab einer Spannung von 0,7 Volt Strom durch die Diode?

Ab einer Spannung von 0,7 Volt wird das äußere elektrische Feld stark genug, um das innere elektrische Feld zu überwinden, wodurch die Sperrschicht verschwindet und die Diode als Leiter fungiert.

Was passiert, wenn man die Diode in die falsche Richtung anschließt?

Wenn die Diode falsch herum angeschlossen wird, sperrt sie den Stromfluss und leitet nicht, da die Sperrrichtung die Strombewegung blockiert.

Welche anderen Diodentypen gibt es und wie unterscheiden sie sich?

Es gibt verschiedene Diodentypen wie die Schottky-Diode, die Zener-Diode und die Leuchtdiode (LED). Diese haben ähnliche Funktionsweisen, aber unterschiedliche Diffusionsspannungen und Anwendungsbereiche.

Was passiert mit einer Diode, wenn sie mit einer Spannung von über 300 Volt in Sperrrichtung betrieben wird?

Wenn eine Diode mit mehr als 300 Volt in Sperrrichtung betrieben wird, kann sie einmalig leiten, bevor sie zerstört wird und 'der Rauch aus dem Gehäuse kommt', was das Ende der Diode bedeutet.

Warum wird Silizium in Dioden verwendet?

Silizium wird in Dioden verwendet, weil es die Fähigkeit hat, als Halbleiter zu wirken. Durch Verunreinigung mit anderen Atomen (wie Bor und Phosphor) entstehen die p- und n-Schichten, die die Funktion der Diode ermöglichen.