Ein PN-Übergang entsteht durch die Kombination eines P- und eines N-leitenden Bauelements und bildet so eine Halbleiterdiode. In N-leitenden Halbleitern sind freie Elektronen die Hauptladungsträger, während in P-leitenden Halbleitern Löcher dominieren. Durch die Verbindung eines N-leitenden mit einem P-leitenden Halbleiter erhält man eine PN-Übergangsdiode. Diese Halbleiterdiode kann auch als Zweipolbauelement definiert werden, das Strom nur in eine Richtung durchlässt und in die entgegengesetzte Richtung blockiert.
Wenn die Diode in Durchlassrichtung geschaltet ist, lässt sie elektrischen Strom fließen. Bei Durchlassspannung ist der Pluspol einer Batterie mit dem p-Typ-Halbleiter und der Minuspol mit dem n-Typ-Halbleiter verbunden. Bei Sperrspannung, also wenn eine Spannung in die entgegengesetzte Richtung angelegt wird, blockiert sie den elektrischen Strom.
Halbleitermaterialien wie Silizium, Germanium und Galliumarsenid werden zur Herstellung von PN-Übergangsdioden verwendet , wobei Silizium im Allgemeinen gegenüber Germanium bevorzugt wird. Dies liegt daran, dass siliziumbasierte Dioden kostengünstiger sind und im Vergleich zu germaniumbasierten Dioden bei höheren Temperaturen eingesetzt werden können.
Was sind Vorwärtsvorspannungen von Silizium- und Germaniumdioden?
Wenn die Siliziumdiode in Durchlassrichtung betrieben wird, benötigt sie eine Spannung von 0.7 Volt (Durchlassspannung), um Strom fließen zu lassen. Bei einer Spannung unter 0.7 Volt wirkt die Siliziumdiode als Isolator und blockiert den Stromfluss.
Eine Germaniumdiode hingegen hat eine niedrigere Durchlassspannung und benötigt 0.3 Volt , um Strom fließen zu lassen. Das bedeutet, dass eine Germaniumdiode keinen Strom leitet, solange die angelegte Spannung unter 0.3 V liegt. Sobald jedoch 0.3 Volt oder mehr angelegt werden, beginnt die Germaniumdiode zu leiten.
Siehe auch: Was ist Homojunktion?
Was sind die Vorteile der PN-Sperrschicht-Halbleiterdiode?
Die grundlegenden Vorteile dieser Diode in verschiedenen elektronischen Anwendungen sind:
1. Es hilft bei der Umwandlung von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) in Stromversorgungsgeräten.
2. In digitalen Elektronikschaltungen, insbesondere in Logikschaltungen, fungiert die Diode als Schalter. Wird sie in Durchlassrichtung betrieben, leitet sie Strom (Kurzschluss). Wird sie in Sperrrichtung betrieben, ist sie gesperrt (offener Stromkreis) und blockiert den Stromfluss. Dieses Schaltverhalten ist in elektronischen Schaltungen, insbesondere in digitalen Schaltungen, sehr nützlich.
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