Diode

Dioden sind sogenannte Halbleiter. Was kann man sich unter diesem Begriff vorstellen? Ich versuche diesen Begriff mal in einem Satz zu definieren: Halbleiter sind elektrische Nichtleiter, die unter bestimmten Bedingungen elektrisch leitend werden.

Diese Bedingungen können verschieden sein, z.B. Licht bei Photoelektrischen Zellen oder einfach nur eine Mindestspannung, die an dem Bauteil anliegt. Das ist z.B. eine Bedingung, die bei den Dioden erfüllt sein muß, welche wir uns betrachten wollen. (Die zweite Bedingung ist, das die Spannung richtig herum gepolt ist)

Stellen wir uns mal vor, daß das Material einer Diode wie ein Gitter angeordnet ist. Auf  jedem Knotenpunkt des Gitters sitzt ein Atom. Dabei haben einige Atome ein oder mehrere Elektronen zu viel(rot); die bezeichnen wir als Ionen

diodeWenn wir jetzt an das Material eine Spannung anlegen und diese langsam erhöhen, fängt ab einer bestimmten Spannung ein Strom an zu fließen. Um das sichtbar zu machen, bauen wir auch gleich eine Glühbirne in unseren Schaltkreis mit ein: 

Was passiert in unserem Material? Wenn Spannung anliegt, herrscht an der Seite des Pluspols ein Mangel an Elektronen und am Minuspol Elektronenüberschuß. (Die Elektronen wollen vom Minuspol zum Pluspol unserer Stromquelle wandern und unser Material hindert sie daran.) Wen wir die Spannung immer höher werden lassen, ist irgendwann der Zustand erreicht, wo ein Ion ein Elektron an den Pluspol abgibt. Dieses Ion braucht wieder ein Elektron und bekommt es von seinem nächsten Nachbarn. Das geht so lange, bis ein Elektron von der Minuspolseite den frei gewordenen Platz auf dem letzten Ion einnimmt. So können Elektronen, angefangen beim Minuspol von Ion zu Ion “hüpfen“, bis es wieder aus unserem Material heraus kommt. Strom fliest!

Nun teilen wir unser Material in zwei Hälften: Eine mit negativen Ionen, und eine mit positiven. (Ihnen fehlen Elektronen)
Was passiert nun? Eigentlich das Gleiche, ab einer bestimmten Spannung fließt Strom. Nehmen wir an, der Pluspol liegt an der Seite mit den negativen Ionen. Die Elektronen der negativen Elektronen können bequem auf die positiven Ionen überpringen, und es passiert das Gleiche wie Oben.

DiodeWenn wir aber die Pole der Stromquelle vertauschen, fließt kein Strom, egal wie hoch wir die Spannung drehen! Da der negative Pol an der negativen Seite unseres Materials liegt, können die Elektronen nicht eindringen, da für sie kein “Platz“ ist. 

Im folgenden möchte ich dieses Symbol für eine Diode verwenden,
wobei das Dreieck die Durchflußrichtung von plus nach minus angibt: