Diode
Eine Diode ist eine spezielle elektronische Komponente mit zwei Elektroden. Sie nennen sich Anode und Kathode. Die meisten Dioden bestehen aus Halbleitermaterialien wie zum Beispiel Silizium, Germanium oder Selenium. Einige Dioden beinhalten Metall-Elektroden, die sich in einer Kammer befinden. Darin ist entweder ein Vakuum oder ein reines Elementargas mit niedrigem Druck. Dioden lassen sich als Gleichrichter, Signalbegrenzer, Spannungsrichter, Schalter, Signalmodulatoren, Signalmischer, Signaldemodulatoren und Oszillatoren einsetzen.
Die wesentliche Eigenschaft einer Diode ist die Fähigkeit, elektrischen Strom nur in eine Richtung zu leiten. Allgemein formuliert: liegt eine Spannung zwischen der Anode (Pluspol) und Kathode (Minuspol), die größer als ein gewisses Minimum (die Schleusenspannung oder Schwellspannung) ist, dann fließt durch die Diode Strom (Durchlassstrom). Wird der Pluspol an die Kathode und der Minuspol an die Anode angeschlossen (Sperrspannung), oder ist geringer als die Schleusenspannung geladen, dann leitet die Diode keinen Strom. Dioden lassen sich so als Gleichrichter, Schalter und Begrenzer einsetzen. Die Schleusenspannung beträgt bei Silizium-Dioden zirka 0,6 Volt. Bei Germanium-Dioden sind es 0,3 Volt und bei Selenium-Dioden 1 Volt.
Abweichend von der oben genannten allgemeinen Formulierung ist zu beachten: auch in Sperrrichtung fließt ein sehr geringer Strom (Sperrstrom). Überschreitet die Sperrspannung einen gewissen Wert, dann wird die Diode schlagartig einen höheren Strom durchlassen. Diese Spannung wird Lawinen- oder Durchbruchsspannung genannt. Wie hoch diese ist, hängt sehr vom Halbleitermaterial ab. Die Lawinendurchbruchsspannung kann wenige Volt aber auch mehrere Hundert Volt betragen.
Fließt ein Wechselstrom, zum Beispiel ein analoges Signal, durch die Diode, die in der Nähe der Schleusenspannung arbeitet, dann wird die Wellenform des Signals deformiert. Diese Nichtlinearität ermöglicht Modulation, Demodulation und Signalmischung. Zusätzlich werden Signale an Oberschwingungen oder ganzzahligen Vielfachen der Eingangsfrequenz erzeugt. Einige Dioden haben auch eine Eigenschaft, die ungenau als negativer Widerstand bezeichnet wird. Dioden dieser Art erzeugen bei korrekter Spannung und Polarität analoge Signale bei Mikrowellen-Funkfrequenzen.
Halbleiterdioden lassen sich so herstellen, dass sie Gleichstrom erzeugen, wenn sichtbares Licht, Infrarotstrahlen (IR) oder UV-Strahlen auf sie treffen. Diese Dioden kennt man auch als Photovoltaik-Zellen und sie sind die Basis für Solarenergiesysteme und Lichtsensoren. Eine weitere Art der Diode wird häufig in der Elektronik und Computer-Ausrüstung verbaut. Sie strahlt sichtbares oder IR-Licht aus, wenn Strom durch sie fließt. Dieses Bauelement ist die bekannte LED (Light-Emitting Diode).
