3 Hersteller von Siliziumdioden im Jahr 2024

Was ist eine Silizium-Diode?

Eine Silizium-Diode ist ein Halbleiterbauelement, eine PN-Übergangsdiode, die hauptsächlich aus Silizium besteht.

Die Kristallstruktur von Silizium wird zur Verbindung von P- und N-Halbleitern verwendet, um den Stromfluss in nur einer Richtung zu ermöglichen. Silizium-Dioden sind in IT-Ausrüstungen und Elektrogeräten weit verbreitet und haben ein breites Anwendungsspektrum, z. B. die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom durch Gleichrichtung.

Ihre schnelle Schaltfähigkeit und ihre niedrigen Kosten machen sie zu einem unverzichtbaren Halbleiterbauelement in allen Arten von Geräten, einschließlich elektronischer Geräte.

Anwendungen von Silizium-Dioden

Silizium-Dioden sind ein grundlegender Bestandteil der elektronischen Technologie und werden für eine Vielzahl von Anwendungen in vielen Bereichen eingesetzt. Sie sind in fast allen modernen Technologien zu finden, von alltäglichen Geräten wie Smartphones und Computern bis hin zu Spezialgeräten in der Industrie-, Automobil- und Telekommunikationsbranche.

1. Gleichrichtung

Die Hauptanwendung von Dioden ist die Gleichrichtung von Stromversorgungen, wobei Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird. Dieser Gleichrichtungsprozess ist wichtig für die Stromversorgung von Laptops, Fernsehern, Ladegeräten für Mobiltelefone usw.

2. Spannungsregelung

Zenerdioden, eine Art Siliziumdioden, werden häufig zur Spannungsregelung eingesetzt. Sie halten die Ausgangsspannung trotz Schwankungen der Eingangsspannung konstant und sind für empfindliche elektronische Geräte, die eine stabile Spannungsversorgung benötigen, unerlässlich.

3. Signalmodulation/Demodulation

Silizium-Dioden, so genannte Dioden mit variabler Kapazität, ändern ihre Kapazität in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Diese Eigenschaft wird zur Signalmodulation und -demodulation genutzt, insbesondere in der Hochfrequenztechnik.

4. Überspannungsschutz

Einige Silizium-Dioden werden zum Schutz von Schaltungen vor Überspannungen eingesetzt. Zum Beispiel bieten Zener-Dioden und Überspannungsschutzdioden einen Überspannungsschutz, um elektronische Bauteile vor Spannungsspitzen zu schützen.

5. Lumineszenz

LEDs emittieren Licht, wenn Strom durch sie fließt; LEDs werden häufig in Beleuchtungsanwendungen eingesetzt, von einfachen Anzeigeleuchten bis hin zu Bildschirmen und energiesparender Innenbeleuchtung.

6. Schaltanwendungen

Bestimmte Arten von Silizium-Dioden, wie z. B. Schottky-Dioden, haben sehr schnelle Schaltgeschwindigkeiten. Sie eignen sich für den Einsatz in Hochfrequenzschaltungen wie Funksendern und Digitalcomputern.

7. Signalmischung

Dioden können dazu verwendet werden, Signale aus verschiedenen Frequenzbändern zu mischen. Dies ist bei Anwendungen wie dem Rundfunk und der Signalverarbeitung nützlich.

Die Anwendungsmöglichkeiten für Silizium-Dioden sind umfangreich und entwickeln sich ständig weiter. Diese winzigen Bauteile spielen eine wichtige Rolle beim Betrieb vieler elektronischer Geräte und machen unsere digitale Welt erst möglich.

Funktionsweise der Silizium-Dioden

Silizium-Dioden sind Halbleiterbauelemente, die aus PN-Übergängen bestehen. Der Siliziumkristall besteht aus einem P-Halbleiter und einem N-Halbleiter, und der Übergang bewirkt die Gleichrichtung.

1. Silizium

Silizium ist ein vierwertiger Halbleiter, der zu einem P-Halbleiter wird, wenn einige Atome durch thermische Anregung Elektronen verlieren und Löcher erzeugen, und umgekehrt zu einem N-Halbleiter, wenn ein Überschuss an Elektronen vorhanden ist. Der Übergang zwischen dem P- und dem N-Typ-Halbleiter ist der PN-Übergang, an dem Elektronen und Löcher beim Durchgang durch die Übergangsstelle rekombinieren.

2. PN-Übergang

Im PN-Übergang wird durch die Rekombination von Elektronen und Löchern kinetische Energie in thermische Energie umgewandelt. Je nach Richtung des Stroms durch den Übergang ändert sich die Menge dieser erzeugten thermischen Energie, und die gleichrichtende Wirkung der Silizium-Dioden wird realisiert. Wenn der Strom in Vorwärtsrichtung fließt, ist der Spannungsabfall gering, weil die Elektronen und Löcher reibungslos rekombinieren und der größte Teil der kinetischen Energie in Wärme umgewandelt wird.

Fließt der Strom in umgekehrter Richtung, ist die Rekombination von Elektronen und Löchern gehemmt, so dass nur wenig kinetische Energie in Wärmeenergie umgewandelt werden kann, was zu einem großen Spannungsabfall führt. Unter Ausnutzung dieses Spannungsabfalls gleichrichten Silizium-Dioden den Wechselstrom und lassen den Strom nur in Vorwärtsrichtung fließen. Dies ist das grundlegendste Funktionsprinzip von Siliziumdioden.

Arten von Silizium-Dioden

Im Folgenden werden einige der wichtigsten Arten von Silizium-Dioden beschrieben.

1. Gleichrichterdioden

Gleichrichterdioden sind der am häufigsten verwendete Diodentyp für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom. Sie sind in Anwendungen wie Stromversorgungen und Batterieladegeräten zu finden.

2. Schottky-Dioden

Schottky-Dioden haben im Vergleich zu herkömmlichen Dioden einen geringeren Durchlassspannungsabfall und sehr schnelle Schaltgeschwindigkeiten. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sie sich für schnelle Schaltanwendungen und Leistungsgleichrichtung.

3. Zener-Dioden

Zener-Dioden sind Dioden mit der Eigenschaft, dass sie bei einer bestimmten Spannung (Zener-Durchbruchspannung) in Sperrrichtung zu leiten beginnen. Aus diesem Grund werden Zener-Dioden häufig für Anwendungen wie Spannungsregelung und Überspannungsschutz eingesetzt.

4. Dioden mit variabler Kapazität

Dioden mit variabler Kapazität werden insbesondere in Hochfrequenzanwendungen eingesetzt und erfüllen Funktionen wie Modulation, Mischen und Frequenzumwandlung.

5. Lichtemittierende Dioden (LEDs)

LEDs sind Dioden mit der Eigenschaft, Licht zu emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Sie sind in einer Vielzahl von Farben und Formen erhältlich und werden in zahlreichen Anwendungen wie Beleuchtung, Anzeige und Signalisierung eingesetzt.

Auswahl geeigneter Silizium-Dioden

Die Wahl der richtigen Silizium-Dioden für ein elektronisches Projekt oder Produkt ist ein wichtiger Faktor für dessen Erfolg. Bei der Auswahl einer Silizium-Diode ist vor allem Folgendes zu beachten:

1. Zweck 

Welcher Diodentyp gewählt wird, hängt weitgehend vom Verwendungszweck ab. Handelt es sich zum Beispiel um eine Gleichrichtung, ist eine einfache Gleichrichterdiode geeignet.

Wenn eine Spannungsregelung erforderlich ist, ist eine Zener-Diode eine gute Wahl. Wenn Licht emittiert werden muss, sind LEDs natürlich die beste Wahl.

2. Maximaler Durchlassstrom

Der maximale Durchlassstrom, den die Diode verarbeiten kann, ohne Schaden zu nehmen. Es ist wichtig, eine Diode zu wählen, die den maximalen Strom für die jeweilige Anwendung sicher verarbeiten kann.

3. Vorwärts-Spannungsabfall

Dieser Parameter gibt den Spannungsabfall über der Diode an, wenn die Diode leitend ist. Ein geringerer Vorwärtsspannungsabfall bedeutet eine geringere Leistungsaufnahme, so dass sich beispielsweise Schottky-Dioden mit einem geringen Vorwärtsspannungsabfall für Anwendungen eignen, bei denen die Leistungseffizienz wichtig ist.

4. Durchbruchsspannung in Sperrrichtung

Sie gibt die maximale Sperrspannung an, bei der die Diode beginnt, in umgekehrter Richtung zu leiten (Durchbruch). Achten Sie darauf, eine Diode mit einer Durchbruchsspannung zu wählen, die viel höher ist als die in der Anwendung möglicherweise auftretende Sperrspannung.

5. Betriebsgeschwindigkeit

Für Anwendungen, die sehr schnell ein- und ausgeschaltet werden müssen, wie z. B. Radiofrequenzen oder digitale Schaltungen, sind Dioden mit hoher Schaltgeschwindigkeit auszuwählen.

6. Temperatur

Alle Dioden haben einen Temperaturbereich, in dem sie sicher und effizient arbeiten. Wenn die Anwendung bei hohen Temperaturen betrieben wird, sollten Dioden ausgewählt werden, die diesen Bedingungen standhalten können.

7. Gehäusetyp

Der Gehäusetyp einer Diode wirkt sich auf ihre Wärmeableitung, Größe und einfache Integration in eine Schaltung aus. Wählen Sie einen Gehäusetyp, der dem Schaltungsdesign und den Umgebungsbedingungen entspricht.