Halbleiterdioden sind Festkörperbauelemente, die Elektronen in einer einzigen Richtung leiten und einen verbundenen positiven (P)-Typ und negativen (N)-Typ-Halbleiter verwenden. Wenn das N-Typ-Material negativ ist, geben Elektronendonatoren Elektronen in Richtung des positiveren P-Typ-Halbleiters ab, was zu einer Vorwärtsvorspannungsleitung führt. Ein umgekehrter Vorspannungszustand tritt auf, wenn das Material vom P-Typ negativ ist und das Material vom N-Typ positiv ist. Halbleiterdioden ähneln Einwegventilen für Wasserpumpen. Wenn die Pumpe ausgeschaltet ist, fließt kein Wasser zurück, weil das Rückschlagventil dies verhindert, aber wenn die Pumpe läuft, fließt Wasser durch, als ob das Ventil gar nicht da wäre.
Die ersten Halbleiterdioden waren gasförmig, hatten eine direkt beheizte Kathode und eine Platte und befanden sich in einer Vakuumröhre. Wenn an der Kathode eine negative Ladung vorhanden ist, lässt die thermische Energie Elektronen durch das Vakuum fliegen und von der positiv geladenen Platte angezogen werden. Bei einer positiven Kathode fließen keine Elektronen von der Platte. Dieser Mechanismus ermöglichte die ersten Netzgleichrichter, die Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandelten.
Kleinsignaldioden haben einen sehr geringen Durchlassspannungsabfall, was sie für die Signalerkennung und das Niederspannungsschalten nützlich macht. Für Hochfrequenzanwendungen werden Germanium-Halbleiter mit einem Metall-Halbleiter-Übergang für die Low-Level-Detektion und andere Low-Signal-Level-Konvertierungen verwendet. Verschiedene Typen von Kleinsignal-Schaltdioden werden nach mehreren Faktoren kategorisiert, einschließlich der Schaltgeschwindigkeit und der Sperrschichtkapazität.
Schottky-Dioden sind Halbleiterdioden, die speziell aus einem mit einem Metall verbundenen Halbleiter hergestellt werden. Der resultierende Durchlassspannungsabfall beträgt etwa 0.5 Volt Gleichstrom (VDC). Schottky-Dioden werden für Klemmanwendungen verwendet, die Schaltungen vor transienten Spannungen von mehr als 1 VDC über dem positiven DC-Versorgungspegel schützen. Dies ist möglich, indem die Anode einer Schottky-Diode mit der zu schützenden Signalleitung verbunden wird, während die Kathode mit dem positiven Versorgungsbus verbunden wird.
Abstimmdioden nutzen die Sperrvorspannungskapazität der Diode. Wenn die Sperrvorspannung erhöht wird, nimmt die Kapazität normalerweise aufgrund des Effekts ab, dass die Übergangsoberfläche bei erhöhter Sperrspannung praktisch verringert wird. Der Gleichstromkreis kann diese einstellbare Kapazität der Abstimmdiode handhaben. Diese Kapazität ist Teil eines Wechselstromkreises, der seine Mittenfrequenz teilweise basierend auf der einstellbaren Kapazität der Abstimmdiode ändern kann, was dazu führt, dass eine Diode ihren Stromkreis abstimmen kann.
Siliziumdioden haben typischerweise einen Durchlassspannungsabfall von 0.7 VDC, während Germaniumdioden 0.3 VDC haben. Die maximale Sperrspannung, bekannt als Durchbruchspannung, und die maximalen Vorwärtsströme hängen von bestimmten Diodendesigns ab. Für die meisten Schaltungsanforderungen stehen Dioden mit den erforderlichen speziellen Eigenschaften zur Verfügung. Wenn eine einzelne Diode die Anforderungen nicht erfüllt, können mehrere Dioden in Reihen- oder Parallelschaltung ausreichen.