Diode

Inhaltsverzeichnis

• Aufbau
• Kenngrößen und Formelzeichen
• Statistisches Verhalten
• Dynamisches Verhalten
• Diodentypen

Bedeutung und Funktionsweise von Dioden

Die Diode ist eines der wichtigsten Bauteile in der Elektrotechnik. Die Funktion, die sie erfüllt, wird schon seit Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts erforscht. Hierbei geht es um die Fähigkeit eines Bauteils, den Strom nur unter bestimmten Voraussetzungen zu leiten. Vor allem spielen die Flussrichtung und die anliegende Spannung eine große Rolle. Dioden leiten den Strom nur in eine Richtung, fließt der Strom in anderer Richtung, sperrt die Diode und wirkt wie ein Isolator. Um diesen Effekt zu erzielen, werden Halbleiter eingesetzt. Silizium und Germanium sind die gängigsten Elemente. Die Kristalle haben sind dotiert, der eine p-dotiert und der andere n-dotiert. Durch ihr Zusammenfügen entsteht dazu noch eine Übergangsschicht. All ihre Fähigkeiten, stecken im Zusammenspiel dieser kleinen Kristalle und werden im Folgenden erklärt.

Aufbau der Halbleiterdiode

Wie schon erwähnt, bestehen Dioden aus zwei kleinen zusammengefügten Kristallen, von denen einer p- und der andere n-dotiert ist.

Im n-dotierten Kristall findet der Stromfluss über die Bewegung von Elektronen statt, wohingegen im p-dotierten Teil das Leiten des Stroms überwiegend durch die positiven Ladungen (auch als Löcher bezeichnet) stattfindet.

Elektronen und Löcher befinden sich im Kristallgitter zwischen zwei Atomkernen.

Durch die Fügung der beiden Kristalle entsteht ein Übergang, dieser wird logischerweise pn-Übergang genannt.

Hier gelangen Elektronen aus dem n-Bereich in den p-Bereich und füllen die Löcher. Dieser Vorgang findet vice verca statt. Der schmale Bereich, in dem dieser Vorgang stattfindet, wird Raumladungszone genannt.

Die Raumladungszone und das darin entstehende elektrische Feld breiten sich nicht in den kompletten Kristallen aus, da die Schicht wie ein Isolator wirkt und eine weitere Diffusion verhindert. Die Spannung wird Antidiffusionsspannung genannt und muss bei einem anliegenden Strom in Durchlassrichtung erst überwunden werden und wird dann Durchlassspannung genannt (Werte: Silizium 0.65V Germanium: 0,25V).

Das besondere liegt darin, dass die Grenzschicht durch die anliegende Spannung gesteuert werden kann.

Schließt man die Diode an einen Stromkreis an, n-Bereich an plus und p-Bereich an Minus, wird der isolierende Effekt verstärkt und die Raumladungszone verbreitert sich, damit auch der Innenwiderstand der Diode. Die Kapazität zwischen Anode und Kathode allerdings verringert sich.

Polt man nun die Spannung um, also n-Bereich an Minus und p-Bereich an plus, werden die einströmenden Elektronen im n-Bereich abgestoßen und haben keine andere Möglichkeit, als durch den p-Bereich zu wandern. Es fließt also Strom durch die Diode. Die Diode wird allerdings erst dann leitend, wenn die Durchlassspannung überschritten wird.

Das mechanische Ersatzmodell einer Diode

Die einfachste Möglichkeit, die Funktionsweise einer Diode zu erklären, ist ein sichtbares und aus dem Leben bekanntes Ersatzmodell. Im diesem Fall wird immer das Modell eines Rückschlagventils eingesetzt. Genauso hier:

GRAFIK

Die Grafik zeigt ein solches Rückschlagventil. Im wasserlosen Zustand drückt die Feder die Kugel nach unten und das Ventil ist geschlossen. Die Diode verhält sich analog dazu.

Kenngrößen und Formelzeichen

Um Dioden zu charakterisieren, werden in den Datenblättern bestimmte spezifische Werte angegeben:

• Maximale Sperrspannung – um einen Durchbruch zu vermeiden
• Maximaler Spitzenstrom
• Durchlassspannung, auch Flussspannung genannt
• Schaltzeit, die Zeit, die benötigt wird, bis die Diode vom Sperrzustand in Flussrichtung umschalten kann
• Evtl Angaben über den Leckstrom

Verwendete Formelzeichen

Diodenspannung in Durchlassrichtung:	UD
Strom durch Diode in Durchlassrichtung:	ID
Sättigungssperrstrom:	IS
Diffusionsstrom:	IDD
Leckstrom:	IDR
Leck-Sättigungssperrstrom:	ISR
Durchbruchstrom:	IDBR
Temperaturspannung:	UT
Bahnwiderstand:	RB
Diff. Widerstand:	rD
Arbeitspunkt:	A oder AP
Diodenkapazität:	CD
Sperrschichtkapazität:	CS
Diffusionskapazität:	CDD
Emissionskoeffizient:	n
Leck-Sättigungsstrom:	ISR

Statisches Verhalten

Als statisches Verhalten werden die Eigenschaften von Dioden im Gleichstrombetrieb bezeichnet. Und die hier geltenden Gesetze sind auf den Betrieb mit Wechselstrom nicht anzuwenden.

Ideale Diode

Um einen ersten Eindruck zu bekommen, betrachtet man zunächst die Shockley-Gleichung, die die Kennlinie einer idealen Diode beschreibt. Wichtig ist hier der Spannungsbereich UD ≥ 0. Im Bereich UD < 0 ist nur der Bereich der Durchbruchspannung interessant. 
 
Legende

bei Raumtemperatur

Siliziumdioden beginnen etwa bei 0,4V den Strom zu leiten. Ab diesem Wert steigt der Strom expotentiell stark an. Der Betriebspunkt liegt bei 0,6-0,7V.

Bei einer negativen Spannung leitet die Diode unter der Durchbruchspannung, die je nach Bauart und verwendeten Materialien zwischen -5V bei Zener-Dioden bis hin zu -1000V bei Si-Dioden.

Widerstand von Dioden

Da Dioden eine nichtlineare Strom-Spannungskennlinie haben, ändert sich der Widerstand, wenn sich die einzelnen Werte ädern. Hier spricht man von einem differentiellen Widerstand, dieser entspricht der Steigung der Tangente am betrachteten Punkt der Kennlinie.

Der differentielle Widerstand berechnet sich aus

Nehmen wir hier den Arbeitspunkt A einer Diode.

Dann ergibt sich:

Weiterhin muss berücksichtigt werden, dass bei steigender Stromstärke der Widerstand immer kleiner wird. Um dann einen korrekten Widerstand zu berechnen, muss zusätzlich der Bahnwiderstand RB berücksichtigt werden.

Temperaturabhängigkeit

Die Kennlinie von Dioden ist Temperaturabhängig. Zunächst gilt es die Temperaturspannung ausgehend von der Zimmertemperatur zu ermitteln.

Um die Änderung der Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur zu ersehen, nehmen wir wieder die Shockley-Gleichung zur Hilfe.

mit

Diffusionsstrom

Im Arbeitsbereich der Diode lässt sich der Strom nachfolgend berechnen. Die gleiche Formel berechnet den Emissionsstrom in Schottky-Dioden.

Hochstromeffekt

Der Hochstromeffekt tritt bei großen Strömen auf und bewirkt eine Zunahme des Emissionsstroms n bis hin zu dem Faktor 2.

In der Im Strom-Spannungsdiagramm ist dieser Effekt an einem Knick in der Kennlinie zu erkennen. Diese Grenze wird auch Kniestrom genannt.

Leckstrom (Rekombinationsstrom)

Wird eine Diode in Sperrrichtung betrieben, fließt ein kleiner Strom. Dies lässt sich durch die thermische Anregung von Elektronen erklären, die durch ihr höheres Potential und bedingt durch Unreinheiten bei der Produktion einen Weg durch die Sperrschicht finden.

Bahnwiderstand

Der Bahnwiderstand setzt sich aus dem produktionsbedingten Übergangswiderstand zwischen Anschluss und Halbleiter, so wie dem Halbleitermaterial an sich zusammen. Wenn es nötig wird, ihn zu berücksichtigen, geschieht das über folgenden Zusammenhang.

Durchbruchspannung

Die Durchbruchspannung ist ein charakteristischer Wert einer Diode und sollte immer bekannt sein. Der Betrieb sollte im Bereich dieser Spannung sollte vermieden werden. Er liegt je nach Auslegung der Diode zwischen -50V bis -1000 V für normale Halbleiterdioden, bei Schottky-Dioden im Bereich von -20V bis -200 V.

Zenerdioden haben eine Durchbruchspannung von bis zu -5V. Hier wird der Durchbruch genutzt, denn nach dem Durchbruch fällt der Widerstand ab.

Dynamisches Verhalten

Bei Wechselstromanwendungen geht es vor allem darum, die Kapazitäten von Dioden auszunutzen.

Kapazitive Unterschiede gibt es vor allem Sperr- und Durchlassrichtung. Deshalb werden die Sperrschichtkapazität und die Diffusionskapazität betrachtet.

Sperrschichtkapazität

Der Grund für die Veränderlichkeit der Kapazität liegt im pn-Übergang. Wird die Diode in Sperrrichtung betrieben, wächst die Raumladungszone bei steigender Spannung. Dadurch sinkt die Kapazität.

 mit

Allerdings gilt die oben stehende Formel nur bis zu einem Wert von

Oberhalb dieses Bereichs kann CS nicht mehr konkret dargestellt werden. Deshalb wird der weitere Verlauf con CS näherungsweise durch die Tangente   dargestellt. Diese Näherung ist aber ausreichend genau.

Durch einsetzen erhält man:

 mit

Diffusionskapazität

Bei Änderung der Flussspannung entsteht durch die Ladungsträgerschwankungen eine gewisse Trägheit der Diode, welche durch die Diffusionskapazität beschrieben wird.

Dabei ist   die Transitzeit, also die Zeit, die die Elektronen benötigen, um durch die Diode hindurch zu wandern.

Näherungsweise kann man auch folgende Gleichung anwenden:

Kleinsignalmodell

Dieses, auf ein lineares Bauelement reduzierte Modell wird häufig verwendet, um Schaltungen zu dimensionieren, bei denen es nicht auf Präzision ankommt.

Das am stärksten vereinfachte Modell besteht gerade mal aus einem Widerstand und einem Schalter, denn genau so kann man die Diode ja sehen.

Statisches Kleinsignalmodel

Im Gleichstrombereich wird das Kleinsignalmodell meistens genutzt, um den Arbeitspunkt einzustellen.

Dynamisches Kleinsignalmodell

Im Wechselstrombetrieb muss zusätzlich noch die Diodenkapazität berücksichtigt werden. 

Diodentypen

Freilaufdiode

Freilaufdioden (flyback diode) dienen zum Schutz vor einer Überspannung beim Abschalten einer induktiven Gleichspannungslast. Typische Gleichstromverbraucher sind z. B. Elektromotoren, Relaisspulen oder Zugmagneten.

Eine Freilaufdiode wird derart parallel zu induktiven Gleichstromverbrauchern geschaltet, dass sie von der Speisespannung in Sperrichtung beansprucht wird. Wenn in einem Stromkreis nach dem Abschalten der Speisespannung der Strom zunächst in die ursprüngliche Richtung weiter fließt, dann kann dies zu einer Spannungsspitze führen.

Diese Spannungsspitze addiert sich dann zur bereits vorhandenen Betriebsspannung. Dies kann zu einer Beschädigung oder zur Zerstörung der Schaltstrecke führen. Mit einer Freilaufdiode wird die Spannungsspitze jedoch auf die Durchlasspannung der Diode begrenzt. Das schützt elektronische Bauteile wie Halbleiter oder Transistoren, aber auch Schaltkontakte, effektiv vor Überspannung.

Tunneldiode

Die Tunneldiode wird nach ihrem japanischen Erfinder Leo Esaki auch Esaki-Diode genannt.
Im Gegensatz zu anderen Dioden hat sie keine Sperrwirkung. Sie weist vielmehr in der einen Stromrichtung ein Gebiet mit fallender Strom-Spannungs-Kennlinie auf. Wird die Spannung an einer Tunneldiode erhöht, dann wächst zunächst auch der Strom an. Wird die Spannung weiter erhöht, fällt der Stromwert jedoch ab einem bestimmten Punkt wieder ab. Die Diode wirkt dann in diesem Bereich wie ein negativer Widerstand.

Die Tunneldiode ist eine Flächendiode, die aus einem mit Arsen und Phosphor hoch dotierten n-leitenden Germaniumplättchen besteht. In dieses ist eine ebenfalls hochdotierte Indiumpille einlegiert. Das Germaniumplättchen wird auf den Diodenträger aufgelötet, während das auflegierte Iridiumkügelchen (Indiumpille) großflächig kontaktiert wird. Die wegen der hohen Dotierung dünne Sperrschicht durchfliegen die Elektronen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit, gewissermaßen durch einen Tunnel in dem auf ihrem Wege liegeneden Potentialwall.

Tunneldioden können als aktives Verstärkerelement dienen und als rauscharme Eingangsstufe im Mikrowellengebiet bis 10.000 MHz. Sie eignen sich z. B. für ultraschnellen Schaltern, Impulsformern oder Multivibratoren.

Flächendioden

Bei einer Fächendiode handelt es sich um ein Sperrschichtventil, bei dem die Querschnittsfläche des PN-Übergangs wesentlich größer ist als bei einer Spitzendiode. Flächendioden bestehen aus zwei Halbleiterelementen, die flächig miteinander verbunden sind. Da die Kontaktstellen viel größer sind entsteht auf diese Weise eine größere Sperrschicht.

Flächendioden haben eine größere Kapazität und können mit sehr großen Strömen belastet werden. Im Sperrbetrieb wird bei ihnen die Raumladungszone sehr breit, wodurch sich die Durchbruchsspannung erhöht.

Spitzendioden

Eine Spitzendiode ist eine Halbleiter-Diode, bei der eine feine Metallspitze auf ein einkristallines Halbleiterplättchen drückt und dort einen pn-Übergang oder einen Schottky-Kontakt bildet. Dieser Diodentyp hat aufgrund seiner Bauart eine geringe Sperrschichtkapazität.
Eine erste Spitzendiode wurde vom deutschen Physiker Walter Schotky gebaut.

Spitzendioden waren die Nachfolger der vorher vor allem in Detektorempfängern verwendeten Kristalldetektoren. Sie wurden im Gegensatz zu jenen industriell gefertigt und in ein Glas- oder Keramikgehäuse eingebaut. Erste Anwendungen und Antrieb zur Weiterentwicklung waren Detektoren für Radargeräte während des Zweiten Weltkriegs.

Germanium-Spitzendioden fanden, beginnend noch während der Röhrentechnik bis etwa 1985 breiten Einsatz als Demodulator- und Mischer in Radios, Funkempfängern und -sendern.

Fast Recovery Diode

Bei einer Fast Recovery Diode (FRD) handelt es sich um eine Diode, die rasch zwischen Vorwärts- und Sperrbetrieb umschalten kann.

Eine normale Diode benötigt eine gewisse Zeit, bis sie vom leitenden in den sperrenden Zustand übergeht. Dazu muss der Strom, der durch die Sperrschicht fließt erst negative Polarität annehmen und die Ladungsträger aus der Raumladezone abziehen.

Eine Fast Recovery Diode hat eine kürzere Erholzeit. Sie benötigt weniger Zeit bis die Sperrschicht wieder sperrt, was den Rückstrom wesentlich verringert.

Wenn der Widerstand der Sperrschicht jedoch plötzlich ansteigt, werden die Induktivitäten, die schon durch die Anschlussdrähte gegeben sind, auch sehr schnell entladen. Es kommt dann zu Spannungsspitzen, die hochfrequente Störungen bis in den VHF-Bereich erzeugen können.

Dioden Array

Ein Dioden Array ist eine Fotodiodenzeile (engl. Photo diode array, kurz PDA oder diode array bzw. linear array). Es handelt sich dabei um ein Halbleiterbauelement, auf dem mehrere Fotodioden in einer Reihe auf einem Chip zusammen mit Integrations- und Ausleseschaltungen integriert sind. Dioden Array(s) sind also spezialisierte CMOS-Sensoren. Sie unterscheiden sich von diesen im Prinzip nur durch die nicht zwei- sondern eindimensionale Anordnung der Bildpunkte/Fotodioden.

Dioden Array(s) werden in Spektrometern verwendet. Diese sind in der Lage Farben zu messen. Mit ihnen ist es möglich den gesamten sichtbaren Wellenbereich des Lichts sowie ultraviolette und infrarote Strahlen abzudecken.

Spektrometer mit einem Dioden Array Detektor sind preislich günstiger als klassisch scannende Spektrometer. Ihr Vorteil ist die sehr schnelle Erfassung eines weiten Bereichs des Lichtspektrums, was sie für Anwendungen eignet, bei denen Veränderungen verfolgt werden müssen. Die minimalen Abmessungen der Einzeldioden begrenzen jedoch die optische Auflösung. Sie ist in der Regel schlechter als bei scannenden Spektrometern.

Zener Diode

Die Zener-Diode (Z-Diode) ist nach dem amerikanischen Physiker Clarence Melvin Zener benannt. Es handelt sich dabei um eine besonders dotierte Silizium-Diode, die über eine geringe Sperrschichtdicke verfügt.

Zener-Dioden funktionieren in Durchlassrichtung wie normale Dioden. In Sperrichtung werden sie jedoch ab einer bestimmten Spannung, der sog. Sperrspannung oder Durchbruchspannung, niederohmig. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Zener-Dioden in zahlreichen Schaltungen zur Stabilisierung und Begrenzung von elektrischen Spannungen eingesetzt.

Kapazitive Dioden

Kapazitive Diode ist ein Überbegriff für mehrere Dioden-Typen. Zu diesen gehören p-i-n-Dioden, sowie Kapazitätsdioden (Varaktor, Varicap, Abstimmdiode).

Die verschieden kapazitiven Dioden haben gemein, bei unterschiedlichen Spannungen jeweils verschiedene Eigenschaften aufzuweisen.

Ultrafast Recovery Diode

Bei einer Ultrafast Recovery Diode handelt es sich um eine Diode, die extrem schnell zwischen Vorwärts- und Sperrbetrieb umschalten kann.
Eine normale Diode benötigt eine gewisse Zeit, bis sie vom leitenden in den sperrenden Zustand übergeht. Dazu muss der Strom, der durch die Sperrschicht fließt erst negative Polarität annehmen und die Ladungsträger aus der Raumladezone abziehen.

Eine Ultrafast Recovery Diode hat eine sehr viel kürzere Erholzeit. Sie benötigt weniger Zeit bis die Sperrschicht wieder sperrt, was den Rückstrom wesentlich verringert. Die Zeitdauer für eine Schnellerholung liegt bei weniger als 500 ns. Die Rückwärts-Erholzeit kann bei bis zu 20 ns und weniger liegen.

Wenn der Widerstand der Sperrschicht jedoch plötzlich ansteigt, werden die Induktivitäten, die schon durch die Anschlussdrähte gegeben sind, auch sehr schnell entladen. Es kommt dann zu Spannungsspitzen, die hochfrequente Störungen bis in den VHF-Bereich erzeugen können.

Trigger Diode

Der Begriff Trigger-Diode wird auch für Vierschicht- und Thyristordioden verwendet.

Die Trigger-Diode ist ein Silizium-Einkristall-Halbleiter mit vier Halbleiterschichten von wechselnder Dotierung. Als Schalter hat sie einen hochohmigen und einen niederohmigen Zustand. Die beiden Anschlussklemmen der Trigger-Diode werden als Anode und Kathode bezeichnet. Wegen der vier Halbleiterzonen, deren Leitfähigkeitstyp wechselt, hat diese Diode drei p-n-Übergänge (D1, D2, D3). Jeder dieser drei Übergänge stellt eine Diodenstrecke dar.

Die Funktionsweise einer Trigger-Diode läßt sich wie folgt beschreiben.

Wenn an die Anode eine Spannung angelegt wird, so dass diese ein negatives Potential gegenüber der Kathode besitzt, dann sind die Diodenstrecken D1 und D3 gesperrt. D2 ist dann hingegen in Durchlassrichtung, weswegen ein sehr geringer Sperrstrom fließt.
Besitzt die Anode ein positives Potential gegenüber der Kathode, dann sind D1 und D3 in Durchlassrichtung geschaltet und D2 befindet sich in Sperrichtung. Wird dann die Spannung vergrößert so wird die Trigger-Diode niederohmig und damit leitend.

Trigger-Dioden werden im Bereich kleiner Leistungen verwendet. Man verbaut sie beispielsweise in Zähler- und Impulsschaltungen, in Schaltstufen der elektronischen Fernsprechvermittlungstechnik oder benutzt sie zur Ansteuerung von Thyristoren.

Gleichrichter Diode

Gleichrichter werden dazu verwendet Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln. Zusammen mit Wechselrichtern und Umrichtern bilden sie eine Untergruppe der Stromrichter.

Gleichrichter werden für verschiedene Anwendungen eingesetzt. Eine Gleichrichtung ist beispielsweise dann notwendig, wenn ein gleichstrombetriebener elektrischer Verbraucher aus dem Wechselstromnetz versorgt werden soll. Die Gleichrichtung von Wechselstrom ist ebenfalls notwendig wenn weit entfernte Stromnetze miteinander verbunden werden oder nicht-synchrone Stromnetze über Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung aneinander gekoppelt werden. Ebenso werden Gleichrichter für Messzwecke und in der Nachrichtentechnik verwendet.

Gleichspannung kann unmittelbar beispielsweise von Galvanischen Zellen, Solarzellen oder einem Unipolgenerator erzeugt werden. Herkömmliche elektrische Generatoren erzeugen aufgrund ihrer mechanischen Bewegungen hingegen Wechselspannung. Zur Gleichrichtung werden entweder Halbleiter-Gleichrichter (ungesteuerte oder gesteuerte) oder ein mechanischer Gleichrichter (Kommutator) verwendet.

Varicap Diode

Varicap Diode ist ein Synonym für Kapazitätsdiode. Der Begriff ist aus den englischen Worten variable und capacity zusammengesetzt.
Durch Änderung, der an eine Varicap Diode angelegten Spannung lässt sich eine Variation der Kapazität von 10:1 erreichen. Die Kapazität einer solchen Diode kann also elektrisch gesteuert werden. Aufgrund ihrer sehr viel geringeren Größe ersetzen heute Varicap Dioden die früher üblichen Drehkondensatoren.

Varicap Dioden werden zur Abstimmung von Schwingkreisen in Filtern und Oszillatorschaltungen eingesetzt. Als Ersatz für Drehkondensatoren dienen sie beispielsweise zur Frequenzwahl in Funkempfängern wie Radios, Funkgeräten oder Fernsehern.

Leistungsdiode

Die Leistungsdiode wird auch pin-Diode genannt. Die Abkürzung pin steht für die englischen Wörter positive intrinsic negative.

Leistungsdioden sind ähnlich aufgebaut wie pn-Dioden. Im Unterschied zu diesen befindet sich die p-dotierte Schicht jedoch nicht in direktem Kontakt zur n-dotierten Schicht. Bei Leistungsdioden liegt stattdessen eine schwach dotierte oder undotierte i-Schicht zwischen den Kontakten. Das „i“ steht für den Begriff intrinsisch, was in diesem Zusammenhang eigenleitend bedeutet. Da diese Dioden nur wenige freie Ladungsträger enthalten sind sie hochohmig.

Leistungsdioden werden hauptsächlich für Hochfrequenzanwendungen eingesetzt. Sie dienen dabei als gleichstromgesteuerte Widerstände oder Gleichrichter. Sie finden ebenfalls Verwendung als Halbleiterdetektoren (Fotodioden) zur Strahlungsmessung sowie als Empfänger in Lichtwellenleitern.

Kippdiode (BOD)

Bei einer Kippdiode handelt es sich entweder um eine Vierschichtdiode oder eine Fünfschichtdiode.

Diese Dioden werden Kippdioden genannt weil sie bei entsprechender Spannung aus dem Sperrzustand in den Durchlasszustand „kippen“. (Siehe dazu auch Vierschichtdiode).

TVS Diode

Bei der TVS Diode handelt es sich um eine sog. Suppressordiode. TVS steht als Abkürzung für die englischen Worte Transient Voltage Suppressor.

Die Durchbruchspannung und der Leckstrom einer TVS Diode haben – außer bei einem Überspannungsereignis – idealerweise keinen Einfluss auf die zu schützende Schaltung. Der Aufbau und die Strom-Spannungs-Eigenschaft dieser Diode ähneln denen einer Zener-Diode. Die beiden Diodentypen unterscheiden sich vor allem darin, das die TVS-Diode eine steilere Kennlinie bei großen Ströme besitzt. Bei sehr hohen Strömen steigt die Spannung noch weniger als bei Zener-Dioden an. Außerdem haben TVS-Dioden ein höheres Ableitvermögen und eine sehr kurze Integrationszeit. Diese liegt im Bereich von Nanosekunden.

TVS-Dioden werden vor allem bei empfindlichen Bauteilen und Signaleingängen eingesetzt. Sie dienen zum Schutz vor einmaligen und zeitlich begrenzten Überspannungen. Im Gegensatz zu gasgefüllten Überspannungsableitern verursachen diese Dioden, solange sie nicht thermisch zerstört werden, keinen Spannungsabbruch der zu schützenden Spannung. Sie sind deshalb nach dem Ansprechen auch ohne Stromunterbrechung wieder einsatzbereit.

TVS-Dioden gibt es als SMD, THS (bedrahtete Bauelemente), Arrays oder mit Schraubgewinde.

Sic Schottky Diode

Bei einer SiC Schottky-Diode besteht das Halbleitermaterial des Metall-Halbleiter-Übergangs aus Siliciumcarbid (Summenformel SiC). Silziumcarbid ähnelt in seinem Aufbau und seinen Eigenschaften Diamant. Es wird bei Spannungen von mehr als 300 V verwendet.

In der Leistungselektronik bieten SiC Schottky-Dioden Vorteile gegenüber konventionellen pin-Dioden. Da sie fast kein Vorwärts- und vor allem kein Rückwärts-Erholverhalten aufweisen kommen sie der idealen Diode sehr nahe.

High Speed Diode

Bei einer High Speed Diode handelt es sich um eine Fast Recovery oder eine Ultrafast Recovery Diode.

Diese Dioden können sehr schnell zwischen Durchgangs- und Sperrbetrieb umschalten.

GaAs Schottky Diode

Bei einer GaAs Schottky-Diode besteht das Halbleitermaterial des Metall-Halbleiter-Übergangs aus Galliumarsenid (Summenformel GaAs). Galliumarsenid kann dotiert halbleitend und undotiert semiisolierend sein. Es wird manchmal statt Silizium und bei Spannungen bis zu 250 V verwendet.