Was sind die Grundlagen des Diodenbaus?
Der Diodenaufbau folgt einigen sehr grundlegenden Richtlinien. In seiner einfachsten Form wandert Elektrizität durch einen Halbleiter in eine Anode und durch eine Kathode hinaus. Aufgrund des Aufbaus der Diode selbst kann sich die Elektrizität nicht durch die Struktur zurückbewegen, was eine durchschnittliche Diode zu einer Einbahnstraße macht. Obwohl es viele Versionen von Dioden gibt, handelt es sich bei den meisten um kleine Variationen dieses Basismodells.
Wenn Strom durch eine Diode fließt, kann dies nur in eine Richtung erfolgen. Dies ist typischerweise von der Anode zur Kathode und aus, aber nicht immer. In jeder Situation, in der das Gerät Strom benötigt, funktioniert das Gerät wie folgt. Wenn der Gegenstand Strom erzeugt, geht der Fluss in die andere Richtung. Dieser zweite Fall ist ungewöhnlich und lässt viele Leute glauben, dass Standarddioden immer unidirektional sind, ein weit verbreitetes Missverständnis beim Aufbau von Dioden.
In einer normalen Situation und mit einer Standarddiodenkonstruktion würde die erste Flächenspannung die Anode sein. Hierbei handelt es sich um einen metallischen Steckverbinder, der häufig aus Zink besteht und sich an der Außenseite der Diode befindet. Es zieht positiv geladene Anionen an und zieht Spannung hinein.
Innerhalb der Diode fließt der Strom in ein Halbleitermaterial. In dieser Phase des Diodenaufbaus wird normalerweise Silizium oder Germanium verwendet, aber gelegentlich werden auch andere Materialien verwendet. Der Halbleiter besteht aus zwei Zonen, die jeweils dotiert wurden. Das Dotieren ist eine Methode, einem Halbleiter zusätzliches Material hinzuzufügen, um seine Eigenschaften zu ändern.
Der erste Bereich wird als p-Halbleiter bezeichnet. Dieser Bereich wurde mit einer metallischen Substanz wie Bor oder Aluminium dotiert. Dies gibt dem Bereich eine leicht positive Ladung und hilft, Elektrizität von der Anode zu ziehen.
Der zweite Bereich des Halbleiters ist der n-Typ. Dieser Abschnitt kann mit einer Vielzahl von Metallen dotiert sein, hauptsächlich abhängig davon, woraus der Basishalbleiter besteht. Zwei der häufigsten Dotierstoffe für einen n-Typ sind Phosphor und Arsen. Diese Metalle verleihen dem Halbleiter eine geringfügig negative Ladung.
Zwischen den Halbleitern vom p-Typ und vom n-Typ besteht eine Lücke, die zu einer der Hauptvarianzen beim Aufbau von Dioden führt. Diese Zone kann eine kleine physikalische Lücke enthalten, Sekundärsysteme wie in einer Leuchtdiode oder einfach Materialien, die die Funktionsweise der Diode verändern. Ein übliches zusätzliches Material ist eine nicht dotierte Schicht des Basishalbleiters, die als intrinsische Schicht bezeichnet wird. Dies ist der Aufbau der PiN-Diode.
Der letzte Teil des Diodenaufbaus ist die Kathode. Dieser Anschluss ist das Match für die Anode. Eine Kathode ist metallisch, häufig Kupfer, und zieht negativ geladene Kationen an. Dadurch wird der Strom aus der Diode in das angeschlossene System geleitet.