Was ist eine Diodenschaltung?

Eine Diodenschaltung ist eine von einer Vielzahl von elektrischen Schaltungen, die sich die charakteristischen Eigenschaften von Dioden zunutze machen. Als Klasse von kristallinen Halbleitern mit zwei Anschlüssen weisen Dioden eine starke Vorspannung auf, um eine elektrische Ladung in eine Richtung „vorwärts“ zu tragen, während sie in der anderen so gut wie vollständig verhindert wird. Diodenschaltungen werden üblicherweise in Stromversorgungsanwendungen verwendet, um Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umzuwandeln und Fernseh- und Radioempfänger abzustimmen. Sie werden auch als analoge und digitale Logikschalter, als Kondensatoren zum vorübergehenden Speichern und Erhöhen elektrischer Ladung, in Überspannungsschutzgeräten zur Verhinderung von Schäden durch Spannungsspitzen und als Sensoren zur Lichterkennung und Lichterzeugung verwendet. Neben Gleichrichterdioden sind weitere gängige Typen Leuchtdioden (LEDs), Varicap-Dioden und Zener-Dioden.

Dioden waren die ersten elektronischen Halbleiterbauelemente, die erfunden wurden. Sie werden häufig in der Elektronikindustrie verwendet und bestehen normalerweise aus Silizium, obwohl auch Germanium verwendet wird. Der elektrische Widerstand einer Diodenschaltung ist in Durchlassrichtung von der Anode zur Kathode minimal, daher der Begriff „Vorwärtsspannung“. Siliziumdioden zum Beispiel haben einen Spannungsabfall von 0.6 bis 0.7 Volt, den Schwellenpunkt, wenn sie Strom in Durchlassrichtung führen. Damit Strom durch eine Diode in Sperrrichtung fließen kann, muss eine relativ hohe Mindestspannung erreicht werden. Es sind diese Eigenschaften, die Diodenschaltungen in einer Vielzahl von elektronischen Geräten sehr nützlich machen.

In einer Diodenschaltung kann eine Diode je nach Anwendung mit einer Vielzahl anderer elektrischer oder elektronischer Geräte – Kondensatoren, Widerstände, Transformatoren, Netzteile usw. – verbunden werden. Dioden in Schaltungen können in Reihe oder parallel angeordnet sein. Eine erste Anwendung einer Diodenschaltung, die auch heute noch weit verbreitet ist, ist das Schalten von analogen Signalen. In den frühen Tagen des digitalen Rechnens wurden Diodenschaltungen verwendet, um die digitalen logischen Operationen UND und ODER auszuführen.

Von den vielen verschiedenen Arten von Dioden, die in Schaltkreisen verwendet werden, erzeugen LEDs Licht mit sichtbaren und nicht sichtbaren Frequenzen, wenn Strom zwischen den Elektroden fließt. Varicap- oder Varaktordioden werden verwendet, um Radio- und Fernsehempfänger abzustimmen. Ein anderer Typ, die Fotodiode, erkennt Licht. Sie arbeiten typischerweise in Sperrrichtung und werden zur Stromerzeugung und in photovoltaischen Solarzellen verwendet. Zener-Dioden arbeiten auch in Sperrrichtung und werden häufig in Netzteilen verwendet, um die Spannung durch Erzeugung einer stabilen Referenzspannung zu regulieren.