Was ist eine Hochspannungsdiode?
Eine Hochspannungsdiode ist eine Diode, die für den Betrieb bei extrem hohen Spannungen ausgelegt ist oder bestimmte Eigenschaften aufweist, wenn sie hohen Spannungen ausgesetzt wird. Nahezu jede Diode kann bei jeder Spannung betrieben werden, wenn dies der Fall ist. Durch die Verstärkung von Teilen der Diode und die Verwendung bestimmter Materialien während ihres Aufbaus ist es möglich, dass eine Diode extrem hohen Leistungsmengen standhält. Davon abgesehen gibt es verschiedene Arten von Dioden, die üblicherweise verwendet werden, wenn mit hohen Spannungen oder Spannungsspitzen umgegangen wird.
Eine Diode ist eine komplexe elektrische Komponente, die aus verschiedenen Materialien besteht. Bei der Verwendung in einem herkömmlichen elektrischen Gerät hat eine Diode einen positiven Anodenanschluss, der Strom aufnimmt, und eine negative Kathode, die Strom abgibt. In fast jeder Diode ist dies eine Einwegoperation - die Leistung kann nicht rückwärts gehen. Zwischen diesen beiden Anschlüssen befindet sich ein halbleitendes Material, durch das sich Strom bewegen kann.
Dieser Halbleiter macht aus einer gemeinsamen Diode eine Hochspannungsdiode. Diese Halbleiter entstehen durch einen Prozess, der als Dotierung bezeichnet wird. Auf jedes Ende des Halbleiters wird ein Dotierstoff aufgebracht: Ein Dotierstoff erzeugt eine positive Ladung und einer ist negativ. Der Bereich zwischen den beiden Enden bleibt undotiert und wird allgemein als intrinsische Schicht oder pn-Übergang bezeichnet. Die Dotierungsmaterialien und die Größe des pn-Übergangs sind für die gesamte Diodenfunktion wichtig.
Lawinendioden sind eine Art Hochspannungsdiode, die große Strommengen verarbeiten kann. Ein Lawineneffekt wird verursacht, wenn eine Ladung in einer Diode ohne anschließende Erhöhung der Außenleistung zuzunehmen beginnt. Dieser Effekt zerstört normale Dioden, aber eine Lawinendiode arbeitet weiter, bis die äußere Spannung aufholt oder das System ausgeglichen ist.
Eine transiente Spannungsunterdrückungsdiode ist eine Diode, die Systeme vor Hochspannungsüberlastungen schützt. Diese Diode hat einen sehr großen pn-Übergang, der die Übertragung von Energie durch das System behindert. Wenn große Stromspitzen auf das System treffen, übernimmt diese Hochspannungsdiode die zusätzliche Energie und leitet die Überspannung zum Erdungssystem. Häufig ist dies die einzige Funktion für eine dieser Dioden. Wenn keine überschüssige Leistung zur Erde geleitet wird, überträgt sie überhaupt keine Leistung.
Die letzte gebräuchliche Hochspannungsdiode arbeitet anders als fast jede andere Diode. Die Zenerdiode kann tatsächlich Leistung durch ihr System rückwärts übertragen. Wenn die Leistung einen bestimmten Wert erreicht, lässt der speziell dotierte pn-Übergang der Diode die Leistung rückwärts durch das System fließen, wodurch ein vorübergehender Engpass entsteht. Dadurch wird verhindert, dass sich die Spannung lange genug bewegt, um sich zu stabilisieren, ohne das Gerät zu verletzen. Danach arbeitet der pn-Übergang wieder wie eine normale Diode.