Strom nur in eine Richtung
Die Diode ist ein Bauteil aus dotiertem Silizium.
- DurchlassrichtungSie leitet den Strom.
- SperrrichtungEs fließt praktisch kein Strom.
- SchwellenspannungBei Silizium beginnt der Strom erst ab etwa 0,7 V.
- ZweckSie lässt den Strom nur in eine Richtung durch.
Der pn-Übergang
Dotieren macht aus schlecht leitendem Silizium zwei verschiedene Gebiete.
- n-Gebiethat überzählige freie Elektronen.
- p-Gebiethat Löcher, also fehlende Elektronen.
- SperrschichtAn der Grenze wandern Elektronen in die Löcher — dort fehlen Ladungsträger.
- Pluspol an pAb etwa 0,7 V wird die Sperrschicht abgebaut, die Diode leitet.
- Umgekehrt gepoltwird die Sperrschicht breiter — die Diode sperrt.
Vorwiderstand einer Diode:
R = Uges − UDI
Uges: Spannung der Quelle in Volt (V).
UD: Spannung an der Diode (Silizium ≈ 0,7 V, LED 1,8–3,4 V).
I: Gewünschte Stromstärke in Ampere (A).
R: Vorwiderstand in Ohm (Ω).
Diode: Sie ist ein Bauteil aus dotiertem Silizium und lässt den Strom nur in Durchlassrichtung durch. In Sperrrichtung fließt praktisch kein Strom.
pn-Übergang: Das n-Gebiet hat überzählige Elektronen, das p-Gebiet Löcher. An der Grenze entsteht die Sperrschicht, ohne Ladungsträger.
Schwellenspannung: Bei Silizium wird die Sperrschicht ab etwa 0,7 V abgebaut. Danach steigt der Strom sehr steil, deshalb begrenzt ein Vorwiderstand in Reihe ihn.
Die Kennlinie zeigt, warum der Vorwiderstand nötig ist.
- Bis 0,7 Vbleibt die Stromstärke fast null.
- Danachsteigt sie sehr steil an.
- Deshalbmuss ein Vorwiderstand in Reihe den Strom begrenzen — sonst geht die Diode kaputt.
Im Modus Gleichspannung fließt Strom durch Quelle, Diode, Vorwiderstand und Lampe nur bei richtiger Polung. Im Modus Wechselspannung liegt eine Wechselspannung an der Diode an — darunter zeigt sich live, was dahinter übrig bleibt.
Im Wechselspannungs-Modus siehst du die Einweggleichrichtung: Von der Eingangsspannung bleibt nur übrig, was über der Schleusenspannung von 0,7 V liegt — die gesamte negative Halbwelle fällt weg. Die Ausgangsspannung schwankt zwar noch stark, wechselt aber ihr Vorzeichen nicht mehr. Mit vier Dioden in der Brückenschaltung käme auch die zweite Halbwelle oben an.
Allgemeine Hinweise
Drei Punkte, an denen im Umgang mit Dioden etwas schiefgeht.
Restspannung am Vorwiderstand
Am Vorwiderstand liegt nur die Restspannung Uges − UD, nie die volle Quellenspannung.
Stromstärke in Ampere
Stromstärke immer in Ampere einsetzen: 20 mA = 0,020 A.
Ring markiert die Kathode
Der Ring auf dem Gehäuse markiert die Kathode — sie gehört zum Minuspol.