halfgeleiderdiode

Een halfgeleiderdiode is een elektronisch component dat hoofdzakelijk stroom toestaat in één richting en in de omgekeerde richting sterk beperkt. De meeste dioden zijn gebaseerd op een PN-junctie, ontstaan door het samenvoegen van p-type en n-type halfgeleidend materiaal met verschillende dopanteniveaus.

Bij de PN-junctie ontstaat een depletion-laag doordat dragers diffunderen en een elektrisch veld achterblijft. Deze depletion-laag vormt een potentiaalbarrière die de beweging van ladingdragers tegenwerkt. In rust is er daardoor nauwelijks stroom.

Bij voorwaartse spanning wordt de barrière kleiner en kan stroom toestaan. Bij omgekeerde spanning wordt de barrière groter en blijft de stroom beperkt tot een kleine lekstroom. De I-V-kenmerken volgen in benadering de diodevergelijking I = I_s (e^{V/(nV_T)} - 1). Bij kamertemperatuur ligt de drempelspanning voor silicium typisch rond 0,6–0,7 V; bij germanium ligt die lager. De spanning en stromen zijn ook temperatuurafhankelijk: de drempel daalt bij hogere temperatuur en de lekstroom neemt toe.

Typen omvatten de standaard PN-diode, de Schottky-diode (metaal–halfgeleider junctie) met lage forward-drempel en snelle schakeling, en de Zener-diode, die bij omgekeerde spanning een stabiele spanning levert voor spanningsregeling. Daarnaast bestaan speciale diodes zoals tunnel-, varactor- en snelle RF-diodes.

Toepassingen omvatten rectificatie in voedingen, demodulatie van signalen, bescherming tegen omgekeerde polariteit en spanningsregeling met Zener-diodes. Diodes vinden brede toepassing in zowel analoge als digitale circuits.