Halbleiterdioden

Halbleiterdioden sind elektronische Bauelemente, die aus einem p-n-Übergang oder einer Metall-Halbleiter-Verbindung bestehen und Strom in einer Richtung leiten, während sie ihn in der Gegenrichtung stark blockieren. Im p-n-Übergang bildet sich eine Verarmungszone, deren Barriere durch Vorwärtsbias reduziert wird, so dass Ladungen driftend durchfließen; im Rückwärtsbias bleibt der Strom stark eingeschränkt, bis es zu einem Durchbruch kommt. Die I-V-Kurve ist im Vorwärtsbereich stark exponentiell und im Reverse-Bereich annähernd flach, mit einer geringen Sperrstromkomponente (I_s).

Haupttypen: PN-Diode (Standard-Silizium oder Germanium), Schottky-Diode (Metall-Halbleiter-Verbindung, niedrige Vorwärtsspannung, schnelle Schaltzeiten, erhöhter Leckstrom), Zener-Diode (Durchbruchspannung zur Spannungsstabilisierung). Es gibt auch spezielle Dioden wie LED (Licht emittierende Diode) und Photodiode (Licht- bzw. Strahlungsdetektoren).

Materialien: Silizium dominiert die Elektronik, Germanium kommt in frühen Dioden vor; für Hochfrequenz und Optoelektronik werden auch GaAs, SiC oder andere Halbleiter verwendet. Herstellung erfolgt durch Dotieren eines Silizium-Wafers, Bildung der p- und n-Schichten; Kontakte und Gehäuse runden das Bauteil ab. Wichtige Größen sind Sperrspannung, Vorwärtsstrom, Leckstrom und Schaltgeschwindigkeit.

Anwendungen: Gleichrichtung in Netzteilen, Demodulation, Spannungsregelung (Z-Dioden), Überspannungsschutz (TVS), sowie Lichtquellen und Detektoren (LEDs, Photodioden). Halbleiterdioden finden sich in vielen elektronischen Systemen und bilden eine grundlegende Bausteinfamilie der Elektronik.