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Was versteht man unter dem Begriff "Diode"?

11. Nov 2020 | Elektrik
Was versteht man unter dem Begriff "Diode"?

Eine Diode ist ein Halbleiterbauelement, die im Wesentlichen als Einwegschalter für Strom fungiert. Strom kann in einer Richtung mühelos durch die Diode fließen, aber in der Gegenrichtung ist der Stromfluss erheblich eingeschränkt.

Dioden werden in Gleichrichtern eingesetzt, da sie Wechselstrom (AC) in einen pulsierenden Gleichstrom (DC) verwandeln können. Dioden werden nach Art, Spannung und Strombelastbarkeit unterteilt.

Dioden weisen eine Polarität auf, die durch eine Anode (Plus-Anschlussleitung) und Kathode (Minus-Anschlussleitung) festgelegt ist. Bei den meisten Dioden ist ein Stromfluss nur möglich, wenn an die Anode eine positive Spannung angelegt wird. Die folgende Grafik zeigt verschiedene Diodenarten:

Dioden
Dioden sind verschiedenen Konfigurationen erhältlich. Von links: Metallgehäuse, Bolzenmontage, Kunststoffgehäuse mit Band, Kunststoffgehäuse mit Fase, Glasgehäuse.

Wenn Stromfluss durch eine Diode möglich ist, ist die Diode in Durchlassrichtung vorgespannt. Eine in Sperrrichtung vorgespannte Diode fungiert als Isolator und lässt keinen Stromfluss zu.

Merkwürdig, aber wahr: Der Pfeil des Diodensymbols zeigt entgegen der Richtung des Elektronenflusses. Grund: Ingenieure haben das Symbol erdacht, und in ihren Schemata ist der Strom so dargestellt, dass er von der Plus-Seite (+) der Spannungsquelle zur Minus-Seite (-) fließt. Dieselbe Konvention wird bei Halbleitersymbolen verwendet, die Pfeile enthalten. Der Pfeil zeigt in die zulässige Richtung des "herkömmlichen" Flusses und gegen die zulässige Richtung des Elektronenflusses.

Diodenvorspannung

Die Diodentestfunktion eines Digitalmultimeters erzeugt eine kleine Spannung zwischen den Messleitungen, die ausreicht, um die Sperrschicht einer Diode in Durchlassrichtung vorzuspannen. Der übliche Spannungsabfall beträgt 0,5 V bis 0,8 V. Der Widerstand einer guten Diode in Durchlassrichtung sollte zwischen 1000 Ohm und 10 Ohm liegen. In Sperrrichtung wird auf einem DMM "OL" angezeigt (gleichbedeutend mit einem sehr hohen Widerstand).

funktionierende Diode 1
funktionierende Diode 2

Dioden werden nach Strombelastbarkeit unterteilt. Wird der Nennwert überschritten und die Diode fällt aus, kann dies zu einem Kurzschluss in der Diode führen, sodass a) der Strom in beide Richtungen fließen kann oder b) der Stromfluss in keiner Richtung möglich ist.

defekte Diode 1
defekte Diode 2

Referenz: Digital Multimeter Principles von Glen A. Mazur, American Technical Publishers.