Was ist eine Siliziumdiode?

Eine Siliziumdiode ist ein Halbleiter mit positiver und negativer Polarität und kann elektrischen Strom in eine Richtung fließen lassen, während er in einer anderen eingeschränkt wird. Das Element Silizium wirkt in seiner reinen Form als elektrischer Isolator. Damit es Strom leiten kann, werden winzige Mengen anderer Elemente in einem Prozess namens Doping verwendet – werden hinzugefügt. Diese stellen das geladene Halbleitermaterial her, das zum Bau von Siliziumdioden verwendet wird, die dann unter anderem häufig in Radios, Computern, Wechselstrom-Gleichstrom-Stromversorgungen (AC/DC) und als Temperatur- und Strahlungssensoren verwendet werden.

Wenn eine Siliziumdiode hergestellt wird, hat sie sowohl eine positive als auch eine negative Seite und eine Verbindung zwischen den beiden, die als p-n-Übergang bekannt ist . Die beiden unterschiedlich geladenen Seiten sind das Ergebnis unterschiedlicher Elemente, die dem Silizium hinzugefügt werden. Die positive Seite, bekannt als Anode und aus Silizium vom p-Typ hergestellt, ist mit Bor oder Gallium dotiert. Ihre atomare Struktur, kombiniert mit dem Silizium, erzeugt die positive Ladung. Durch Hinzufügen von Phosphor oder Arsen entsteht auf ähnliche Weise die negative Kathode aus n-Typ-Silizium.

Die Siliziumdiodenspannung hat eine Durchlassvorspannung von 0,7 Volt. Das bedeutet, dass 0,7 Volt benötigt werden, um die Diode mit Strom zu versorgen. Sobald diese Energiemenge durch ihn hindurchgeht, leitet er elektrischen Strom über seinen p-n-Übergang. Es wird auch verhindern, dass der meiste Strom in umgekehrter Richtung fließt. Jede Siliziumdiode hat eine maximale Spannung, die in Sperrrichtung an sie angelegt werden kann, bevor sie durchbricht. Diese liegt in der Regel bei mindestens 50 Volt oder mehr.

In gewisser Weise kann man sich die Diode als elektrisches Rückschlagventil vorstellen, da sie überschüssige Energie nach vorne leitet, aber im Allgemeinen keine messbare Menge zurück durchlässt. Tatsächlich kann ein sehr kleiner Strom durch die Diode in Rückwärtsrichtung fließen, aber er ist so gering, dass ein Stromkreisdurchbruch von dieser Menge typischerweise selten wäre.

Da eine Siliziumdiode den Strom im Allgemeinen nur in eine Richtung fließen lässt, kann sie verwendet werden, um andere Geräte in einer Schaltung, wie z. B. Transistoren, davor zu schützen, zu viel Strom zu erhalten und durchzubrennen. Außerdem speziell konfigurierte Siliziumdioden, bekannt als Zener Dioden, können verwendet werden, um eine feste Spannung aufrechtzuerhalten. Diese sind so konstruiert, dass sie bei Bedarf absichtlich etwas Strom nach hinten leiten, um eine genaue Menge davon fließen zu lassen.