Technische Anwendungen der Halbleiterdiode

Technische Anwendungen der Halbleiterdiode
Gleichrichter
Aus Wechselstrom wird ein unterbrochener, pulsierender Gleichstrom. In der Sinuskurve des
Wechselstroms fehlen alle unteren Halbwellen. Der Strom ist dann 0, wenn er die Diode in
Sperrrichtung durchfließen will.
→Einweggleichrichtung
Graetz-Schaltung oder Brückengleichrichtung
Aus Wechselstrom wird pulsierender Gleichstrom. Die negativen Halbwellen der Sinuskurve
werden nach oben geklappt.
Diesen Stromverlauf erhält man durch eine so genannte Graetz-Schaltung mit vier Dioden:
→ Doppelweggleichrichtung
Der Strom durchfließt den Widerstand R immer in der gleichen Richtung.

Leuchtdiode (LED = light emitting diode):
Um ein Elektron aus seiner Bindung zu lösen, ist Energie erforderlich (etwa Wärme oder
Licht). Bei diesem Vorgang entsteht ein freies Elektron und ein Defektelektron (Loch). Diese
Energie wird wieder frei, wenn ein Elektron und ein Loch rekombinieren. Solche
Rekombinationen finden in der Übergangszone ständig statt, wenn die Diode in
Durchlassrichtung geschaltet ist.
Meist wird die frei werdende Energie als Wärme abgegeben. Die Stoffe, aus denen LEDs
bestehen sind aber so gewählt, dass ein merklicher Anteil der Energie als Licht abgegeben
wird.
Dieses Licht kann auch im ultravioletten Bereich liegen → Anwendung: unsichtbare
Lichtschranke.
Solarzellen
Auf eine dicke p-leitende Schicht ist eine so dünne n-leitende Schicht aufgedampft, dass sie
das Sonnenlicht durchlässt.
Durch die Strahlungsenergie der Sonne werden Elektronen in der p-Schicht aus ihren
Verbindungen gelöst. Teilweise rekombinieren sie mit den dort im Überschuss vorhandenen
Löchern (Majoritätsträger).
Ein Teil der Elektronen wandert jedoch in die Übergangschicht, wo diese aufgrund der dort
herrschenden Raumladung (s. o.) zur n-Seite hin beschleunigt werden.
Durch die Raumladung (s. Skizze) in der Übergangszone werden die Elektronen zur n-Seite
hin beschleunigt
Dann entsteht ein Überschuss an negativer Ladung auf der n-Seite und entsprechend ein
positiver Ladungsüberschuss auf der p-Seite.
Also herrscht zwischen der p- und der n- Seite eine Spannung (bis 0,5 V), die abgegriffen
werden kann → es fließt ein elektrischer Strom.
Die p-Seite der Solarzelle ist ganz mit einem Metallkontakt überzogen, die n-Seite trägt nur
schmale Metallstreifen, sodass das Sonnenlicht fast ungehindert durchkommt.