Was sind die Grundlagen des Diodenbaus?

Die Diodenkonstruktion folgt einigen sehr grundlegenden Richtlinien. In seiner einfachsten Form bewegt sich Elektrizität durch einen Halbleiter in eine Anode und durch eine Kathode heraus. Aufgrund der Konstruktion der Diode selbst kann Strom nicht durch die Struktur zurückfließen, was eine durchschnittliche Diode in eine Richtung macht. Obwohl es viele Versionen von Dioden gibt, sind die meisten davon kleine Variationen dieses Basismodells.

Wenn Strom durch eine Diode fließt, kann er nur in eine Richtung gehen. Dies ist typischerweise von der Anode zur Kathode und aus, aber nicht immer. In jeder Situation, in der das Gerät für den Betrieb Strom benötigt, funktioniert das Gerät so. Wenn der Gegenstand Strom erzeugt, geht der Fluss in die andere Richtung. Dieser zweite Fall ist ungewöhnlich und führt viele Leute zu der Annahme, dass Standarddioden immer unidirektional sind, ein weit verbreitetes Missverständnis beim Diodenbau.

In einer normalen Situation und bei einer Standard-Diodenkonstruktion würde die erste Flächenspannung die Anode sein. Dies ist ein metallischer Stecker, oft aus Zink, an der Außenseite der Diode. Es zieht positiv geladene Anionen an und zieht Spannung hinein.

Im Inneren der Diode fließt der Strom in ein halbleitendes Material. Diese Stufe der Diodenkonstruktion verwendet typischerweise Silizium oder Germanium, aber gelegentlich werden auch andere Materialien verwendet. Der Halbleiter besteht aus zwei Zonen, die jeweils dotiert wurden. Dotieren ist ein Verfahren, bei dem einem Halbleiter zusätzliches Material hinzugefügt wird, um seine Eigenschaften zu ändern.

Der erste Bereich wird als Halbleiter vom p-Typ bezeichnet. Dieser Bereich wurde mit einer metallischen Substanz wie Bor oder Aluminium dotiert. Dies verleiht 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, meist abhängig davon, woraus der Basishalbleiter besteht. Zwei der gebräuchlicheren Dotierstoffe für einen n-Typ sind Phosphor und Arsen. Diese Metalle verleihen dem Halbleiter eine leichte negative Ladung.

Zwischen dem p-Typ- und dem n-Typ-Halbleiter besteht eine Lücke, die eine der Hauptunterschiede in der Diodenkonstruktion darstellt. Diese Zone kann eine kleine physikalische Lücke, sekundäre Systeme wie in einer Leuchtdiode oder einfach Materialien enthalten, die die Funktionsweise der Diode verändern. Ein übliches zusätzliches Material ist eine undotierte Schicht des Basishalbleiters, eine sogenannte intrinsische Schicht. Dies ist der Aufbau der PiN-Diode.
Der letzte Teil der Diodenkonstruktion ist die Kathode. Dieser Anschluss ist das Spiel für die Anode. Eine Kathode ist metallisch, oft aus Kupfer, und zieht negativ geladene Kationen an. Dadurch wird Strom aus der Diode und in das angeschlossene System verschoben.