Eine Hochspannungsdiode ist jede Diode, die für den Betrieb bei extrem hohen Spannungen ausgelegt ist oder bestimmte Eigenschaften aufweist, wenn sie hohen Spannungen ausgesetzt wird. Fast jede Diode kann mit jeder Spannung betrieben werden, wenn sie dazu gemacht ist. Durch die Verstärkung von Teilen der Diode und die Verwendung bestimmter Materialien beim Bau ist es möglich, dass eine Diode extrem hohen Leistungen standhält. Abgesehen davon gibt es verschiedene Arten von Dioden, die häufig bei hohen Spannungen oder Spannungsspitzen verwendet werden.
Eine Diode ist ein komplexes elektrisches Bauteil, das aus mehreren unterschiedlichen Materialien besteht. Bei Verwendung in einem üblichen elektrischen Gerät hat eine Diode einen positiven Anodenanschluss, der Strom aufnimmt, und eine negative Kathode, die ihn ablässt. Bei fast jeder Diode ist dies eine Einwegoperation – die Leistung kann nicht rückwärts gehen. Zwischen diesen beiden Anschlüssen befindet sich ein halbleitendes Material, durch das Strom hindurchfließen kann.
Dieser Halbleiter macht aus einer gewöhnlichen Diode eine Hochspannungsdiode. Diese Halbleiter werden durch einen Prozess namens Dotierung hergestellt. An jedem Ende des Halbleiters wird ein Dotierstoff aufgebracht: Ein Dotierstoff erzeugt eine positive Ladung, 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 Gesamtfunktion der Diode wichtig.
Avalanche-Dioden sind eine Art Hochspannungsdiode, die große Strommengen verarbeiten kann. Ein Lawineneffekt wird verursacht, wenn eine Ladung in einer Diode zuzunehmen beginnt, ohne dass die äußere Leistung nachfolgend ansteigt. Dieser Effekt zerstört normale Dioden, aber eine Avalanche-Diode arbeitet weiter, bis die äußere Spannung aufholt oder das System ausgleicht.
Eine transiente Spannungsunterdrückungsdiode ist eine Diode, die Systeme vor Hochspannungsüberlastung schützt. Diese Diode hat einen sehr großen pn-Übergang, der die Übertragung von Leistung durch das System verhindert. Wenn große Stromspitzen auf das System treffen, nimmt diese Hochspannungsdiode die zusätzliche Leistung auf und leitet den Stromstoß zum Erdungssystem. Dies ist oft die einzige Funktion einer dieser Dioden – wenn sie keinen überschüssigen Strom nach Masse leitet, überträgt sie überhaupt keinen Strom.
Die letzte gemeinsame Hochspannungsdiode arbeitet anders als fast jede andere Diode. Die Zener-Diode kann tatsächlich Leistung durch ihr System nach hinten übertragen. Wenn die Leistung ein bestimmtes Niveau erreicht, beginnt der speziell dotierte pn-Übergang der Diode, die Leistung rückwärts durch das System fließen zu lassen, wodurch ein vorübergehender Engpass entsteht. Dies verhindert, dass sich der Strom lange genug bewegt, damit sich die Spannung stabilisieren kann, ohne das Gerät zu beschädigen. Danach funktioniert der pn-Übergang wieder wie eine normale Diode.