Dioden sind weit verbreitete Halbleiterbauelemente. Eine Gleichrichterdiode ist ein Halbleiter mit zwei Leitungen, der den Strom nur in eine Richtung fließen lässt. Allgemein, PN-Sperrschichtdiode wird durch Zusammenfügen von Halbleitermaterialien vom n-Typ und p-Typ gebildet. Die Seite vom P-Typ wird als Anode und die Seite vom n-Typ als Kathode bezeichnet. Viele Arten von Dioden werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. Gleichrichterdioden sind eine wichtige Komponente in Stromversorgungen, in denen sie zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung verwendet werden. Das Zenerdioden werden zur Spannungsregelung verwendet, um unerwünschte Schwankungen der Gleichstromversorgung innerhalb eines Stromkreises zu verhindern.

Symbol einer Diode

Das Symbol eines Gleichrichterdiodensymbols ist unten dargestellt, die Pfeilspitze zeigt in Richtung des herkömmlichen Stromflusses.

Gleichrichterdioden-Symbol

Gleichrichterdiodenschaltung funktioniert

Sowohl die Materialien vom n-Typ als auch vom p-Typ werden chemisch mit einer speziellen Herstellungstechnik kombiniert, die zur Bildung eines pn-Übergangs führt. Dieser PN-Übergang hat zwei Anschlüsse, die als Elektroden bezeichnet werden können. Aus diesem Grund wird er als „DIODE“ (Diode) bezeichnet.

Wenn über seine Klemmen eine externe DC-Versorgungsspannung an ein elektronisches Gerät angelegt wird, spricht man von Vorspannung.

Voreingenommene Gleichrichterdiode

Wenn einer Gleichrichterdiode keine Spannung zugeführt wird, wird sie als unverzerrte Diode bezeichnet. Die N-Seite weist eine große Anzahl von Elektronen und nur eine sehr geringe Anzahl von Löchern (aufgrund thermischer Anregung) auf, während die P-Seite eine große Ladung aufweist Trägerlöcher und sehr wenige Elektronen.
In diesem Prozess diffundieren freie Elektronen von der N-Seite in die P-Seite und rekombinieren in den dort vorhandenen Löchern, wobei + ve unbewegliche (nicht bewegliche) Ionen auf der N-Seite zurückbleiben und -ve unbewegliche Ionen auf der P-Seite entstehen Seite der Diode.
Die unbeweglichen auf der n-Typ-Seite nahe der Verbindungskante. In ähnlicher Weise sind die unbeweglichen Ionen auf der p-Seite nahe der Verbindungskante. Aufgrund dessen wird sich an der Verbindungsstelle eine Anzahl positiver und negativer Ionen ansammeln. Diese so gebildete Region wird als Verarmungsregion bezeichnet.
In diesem Bereich wird über dem PN-Übergang der Diode ein statisches elektrisches Feld erzeugt, das als Barrierepotential bezeichnet wird.
Es wirkt der weiteren Wanderung von Löchern und Elektronen über den Übergang entgegen.

Unvoreingenommene Diode (keine Spannung angelegt)

Vorwärts vorgespannte Diode

Durchlassvorspannung: In einer PN-Sperrschichtdiode ist der positive Anschluss einer Spannungsquelle mit der p-Typ-Seite verbunden, und der negative Anschluss ist mit der n-Typ-Seite verbunden. Die Diode befindet sich im Vorwärtsvorspannungszustand.
Die Elektronen werden vom negativen Anschluss der Gleichspannungsversorgung abgestoßen und driften zum positiven Anschluss.
Unter dem Einfluss der angelegten Spannung bewirkt diese Elektronendrift, dass Strom in einem Halbleiter fließt. Dieser Strom wird als 'Driftstrom' bezeichnet. Da Majoritätsträger Elektronen sind, ist der Strom vom n-Typ der Elektronenstrom.
Da Löcher Majoritätsträger vom p-Typ sind, werden diese durch den positiven Anschluss der Gleichstromversorgung abgestoßen und bewegen sich über den Übergang zum negativen Anschluss. Der Strom im p-Typ ist also der Lochstrom.
Der Gesamtstrom aufgrund der Mehrheitsträger erzeugt also einen Durchlassstrom.
Die Richtung des konventionellen Stromflusses von positiv nach negativ der Batterie in Richtung des konventionellen Stroms ist dem Elektronenfluss entgegengesetzt.

Vorwärts vorgespannte Gleichrichterdiode

In Sperrrichtung vorgespannte Diode

In Sperrrichtung vorgespannter Zustand: Wenn die Diode der positive Anschluss der Quellenspannung ist, der mit dem Ende vom n-Typ verbunden ist, und der negative Anschluss der Quelle mit dem Ende vom p-Typ der Diode verbunden ist, fließt kein Strom durch die Diode außer Sperrstrom.
Dies liegt daran, dass im Sperrzustand die Verarmungsschicht des Übergangs mit zunehmender in Sperrrichtung vorgespannter Spannung breiter wird.
Obwohl aufgrund von Minoritätsträgern ein kleiner Strom vom n-Typ zum p-Typ-Ende in der Diode fließt. Dieser Strom wird als umgekehrter Sättigungsstrom bezeichnet.
Minoritätsträger sind hauptsächlich thermisch erzeugte Elektronen / Löcher in p-Halbleitern bzw. n-Halbleitern.
Wenn nun die an die Diode angelegte Sperrspannung kontinuierlich erhöht wird, zerstört sich nach einer bestimmten Spannung die Verarmungsschicht, wodurch ein großer Sperrstrom durch die Diode fließt.
Wenn dieser Strom nicht extern begrenzt ist und den sicheren Wert überschreitet, kann die Diode dauerhaft zerstört werden.
Diese sich schnell bewegenden Elektronen kollidieren mit den anderen Atomen in der Vorrichtung, um weitere Elektronen von ihnen abzustoßen. Die so freigesetzten Elektronen setzen durch Aufbrechen der kovalenten Bindungen viel mehr Elektronen aus den Atomen frei.
Dieser Vorgang wird als Trägermultiplikation bezeichnet und führt zu einer erheblichen Erhöhung des Stromflusses durch den pn-Übergang. Das damit verbundene Phänomen wird als Lawinenabbau bezeichnet.

In Sperrrichtung vorgespannte Diode

Einige Anwendungen der Gleichrichterdiode

Dioden haben viele Anwendungen. Hier sind einige der typischen Anwendungen von Dioden:

“So erhöhen Sie die Leistung des Wechselrichters ”

Gleichrichtung einer Spannung, z. B. Umwandlung des Wechselstroms in Gleichspannung
Signale von einer Versorgung trennen
Spannungsreferenz
Steuern der Größe eines Signals
Signale mischen
Erkennungssignale
Beleuchtungssysteme
LASER-Dioden

Halbwellengleichrichter

Eine der häufigsten Anwendungen für die Diode ist die Gleichrichtung der Diode Wechselspannung in Gleichstrom liefern. Da eine Diode Strom nur in eine Richtung leiten kann, gibt es keinen Strom, wenn das Eingangssignal negativ wird. Dies nennt man a Halbwellengleichrichter . Die folgende Abbildung zeigt die Halbwellengleichrichter-Diodenschaltung.

Halbwellengleichrichter

Vollweggleichrichter

ZU Vollweggleichrichterdiodenschaltung baut mit vier Dioden, durch diese Struktur können wir beide Hälften der Wellen positiv machen. Sowohl für positive als auch für negative Zyklen des Eingangs gibt es einen Vorwärtspfad durch die Diodenbrücke .
Während zwei der Dioden in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind, sind die anderen beiden in Rückwärtsrichtung vorgespannt und werden effektiv aus der Schaltung entfernt. Beide Leitungspfade bewirken, dass Strom durch den Lastwiderstand in die gleiche Richtung fließt, wodurch eine Vollweggleichrichtung erreicht wird.
Die Vollweggleichrichter werden in Netzteilen verwendet, um Wechselspannungen in Gleichspannungen umzuwandeln. Ein großer Kondensator parallel zum Ausgangslastwiderstand verringert die Welligkeit des Gleichrichtungsprozesses. Die folgende Abbildung zeigt die Vollwellengleichrichter-Diodenschaltung.

Vollweggleichrichter

Hier dreht sich also alles um die Gleichrichterdiode und ihre Verwendung. Kennen Sie andere Dioden, die regelmäßig in Echtzeit elektrisch und elektrisch verwendet werden? Elektronikprojekte ? Dann geben Sie bitte Ihr Feedback, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben. Hier ist eine Frage an Sie, Wie der Verarmungsbereich in einem D gebildet wird Jod?