Diode

Eines der wichtigsten Bauelemente in der Elektronik ist die Diode. Das Verhalten einer Diode ist nicht linear.
Wie funktioniert eine Diode:
Eine Diode besteht aus zwei unterschiedlichen Dotierungszonen, die als p und n bezeichnet werden. Durch den p-n-Übergang kommt es zu einem Verhalten wie bei einem Einwege-Ventil: In einer Richtung lässt die Diode einen Durchfluss zu und in der anderen Richtung nicht. Erklärbar ist dieser Effekt dadurch, dass beim Anlegen einer Spannung in Durchlassrichtung (plus an die Anode) die positiven Ladungsträger der p-dotierten Zone vom Minuspol (der Kathode) angezogen werden und die negativen Ladungsträger aus der n-dotierten Zone von der Anode (dem Pluspol) angezogen werden. In der Mitte „rekombinieren“ dann die Löcher und Elektronen. Es findet ein Ladungstransport statt.
Wird eine positive Spannung an die Kathode angelegt und eine negative an die Anode, so werden die Ladungsträger aus der p-Zone zur Anode angezogen und die n-Ladungsträger von der Kathode. In der Mitte bildet sich dann eine ladungsträgerfreie Zone, die sogenannte Raumladungszone. Durch das Fehlen der Ladungsträger in der Mitte wird ein Stromfluss unterbunden.

Die Kennlinie einer Diode sollte immer beachtet werden.

Prinzip Diode
Prinzip Diode

Diode im Stromkreis
Aufgrund des nicht linearen Verhaltens der Diode ist die Analyse der Strom- und Spannungsverhältnisse in einem Stromkreis nicht so einfach wie bei Verwendung ausschließlich linearer Bauteile. Wir sehen uns zunächst einmal eine Schaltung aus einer Spannungsquelle, einem Widerstand und einer Diode an.

Im folgenden Beispiel wollen wir zur Verdeutlichung der Verhältnisse eine relativ kleine Betriebsspannung Ubat = 12V annehmen und als Widerstandswert R = 1kΩ ansetzen.

                    Id = Ir = Ur / R

Der Strom durch den Widerstand ist gleich dem Strom durch die Diode (Reihenschaltung). Der Spannungsabfall am Widerstand errechnet sich:

                     Ubat – Ud = Ur

I = Ubat – Ud / R(12V – 0,7V) / 1KΩ = 11,3V / 1KΩ = 11,3mA

Diode im Stromkreis

Wie Dioden niemals geschaltete werden.

Dioden

Wie Dioden geschaltet werden

Dioden