Leseprobe: Multitalent Diode

Vielseitig einsetzbar, sind Dioden in der Welt der Elektronik fast überall zu finden

Ohne es zu ahnen, nutzen viele Menschen ständig eine kleine Armee von Dioden: Wenn du ein elektrisches Gerät einschaltest, das seinen Strom aus der Steckdose bezieht – egal ob Computer, Radio oder Waschmaschine – so wandeln häufig Dioden im Netzteil den Wechselstrom aus der Dose in den Gleichstrom um, den das Gerät braucht, um zu funktionieren. Dioden können aber noch viel mehr: Leuchtdioden (LED) beispielsweise verwandeln elektrischen Strom in Licht. Die Industrie bringt immer lichtstärkere LEDs auf den Markt; einige leuchten bereits so hell wie Energiesparlampen, enthalten aber – anders als Letztere – keine giftigen Stoffe – und werden die Energiesparlampen deshalb über Kurz oder Lang wahrscheinlich ablösen. Infrarot-Dioden sind ein weiteres Mitglied aus der Familie der Dioden. In Bewegungsmeldern verbaut, erzeugen sie Lichtschranken – betritt jemand den Raum, so schaltet sich automatisch das Licht ein. Auch Solarzellen, die Sonnenlicht in Strom verwandeln, enthalten Dioden. Kurzum: Dioden sind allgegenwärtig; sie existieren in vielen Varianten – doch trotz ihrer Vielfalt funktionieren sie alle nach einem ähnlichen Prinzip! Am Beispiel einer Halbleiterdiode aus Silizium wollen wir dir dieses Prinzip erklären. 

Unsere Beispiel-Diode sieht aus wie eine kleine Walze – mit einem Drähtchen für den Stromanschluss an jedem Ende. Im zy­linder­förmigen Plastikgehäuse steckt ein Siliziumkristall, der lediglich aus einer n- und einer p-dotierten Zone besteht. Um zu verstehen, wie eine Diode funktioniert, musst du wissen, dass n-dotierte Kristallzonen einen Vorrat an frei beweglichen, negativ geladenen Elektronen aufweisen, während p-dotierte Kristallzonen ein mehr oder weniger großes Reservoir an positiv geladenen Löchern besitzen. Grenzen eine n- und eine p-dotierte Kristallzone aneinander (was bei Dioden der Fall ist), so beginnen die frei beweglichen Elektronen aus der n-dotierten in die p-dotierte Zone hinüberzufließen, während die Löcher aus der p-dotierten in die n-dotierte Zone wandern. An der Nahtstelle zwischen beiden Kristallzonen treffen beide Ladungstypen aufeinander. Die Löcher »verschlucken« nun die Elektronen und löschen sich damit selbst aus, denn sie sind nach der Elektronenaufnahme ...