Suppressordioden, auch Transient
Absorption Zener Diode (TAZ-Diode) oder Transient Voltage
Suppressor Diode
(TVS-Diode) genannt,sind Bauteile
zum Schutz elektronischer Schaltungen vor
Spannungsimpulsen.
In an die
Schaltung angeschlossenen Kabeln können solche
Spannungspulse durch
Schaltvorgänge im Netz oder nahe
Blitzschläge auftreten.
Die dabei
kurzzeitig erreichte Spannung kann ausreichen, um Halbleiterbauelemente in der
Schaltung zu zerstören.
Suppressordioden
werden leitend, wenn eine Spannungsschwelle überschritten
wird.
Der
Strom des Impulses wird gefahrlos nach Masse
abgeleitet.
Dadurch kann sich keine zerstörerische Spannung aufbauen.
Die Durchbruchspannung
und der Leckstrom der Diode haben – außer bei einem
Überspannungsereignis – idealerweise
keinen Einfluss auf die zu
schützende Schaltung.
Die Strom-Spannungs-Charakteristik und der Aufbau
ähneln denen einer Zenerdiode.
Sie
unterscheiden sich vor allem darin, dass Suppressordioden
eine steilere
Kennlinie bei großen Strömen besitzen.
Die Spannung steigt bei sehr
hohen Strömen noch weniger an als bei Zenerdioden.
Sie haben gegenüber
Zenerdioden ein höheres Ableit vermögen.
Wie auch Zenerdioden zeichnen sich Suppressordioden durch
ihre kurze Integrationszeit im Bereich von
Nanosekunden aus.
Zum Einsatz in Wechselspannungskreisen gibt es auch
bipolare Suppressordioden, die aus gegeneinander in Reihe
geschalteten
Dioden bestehen,die sich unabhängig von ihrer Polung
gleich verhalten.
Suppressordioden werden für eine
Reihe eng tolerierter Durchbruchspannungen
hergestellt.
Typische Gleichstromverbraucher sind z. B. Elektromotoren, Relaisspulen oder Zugmagneten.
Eine Freilaufdiode wird 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.
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 liegenden Potential wall.
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.
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.
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 Gleichstrom betriebener 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.
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.
In Durchlassrichtung verhalten sie sich wie normale Dioden.
In Sperrrichtung verringert sich oberhalb einer bestimmten Sperrspannung, der so genannten Durchbruchspannung,
der differentielle Widerstand erheblich.
Dann steigt die Spannung kaum weiter an, auch wenn der Strom zunimmt. Das kann zur thermischen Überlastung führe
(Hot carrier Diode)
sind Dioden die als Internen Übergang nicht wie Standard Dioden aus zwei Halbleiter Materialien bestehen,
sondern aus einem Halbleiter und einem Metall.
Damit haben sie den Vorteil besonders schnell zu sein bis über 200 MHz,
außerdem geht an ihnen nur ein Spannungsabfall von ca 0,3 Volt oder sogar noch weniger verloren
(bei normalen Dioden ca 0,7 Volt).
Standard Bezeichnungen sind z.B. BAT 85, MBRS320T3 und viele mehr.
Als Beispiel einmal eine Standard Diode oder auch Silizium Diode genannt in der fallen beim Normalen Betrieb ca. 0,7 Volt ab .
Früher gab es noch sogenannte Germanium Dioden bei denen eine Spannung von ca. 0,3 Volt abfiel, diese sind aber heute nur noch sehr selten zu bekommen.
Bei Leuchtdioden ist dieser Spannungsabfall sehr stark von der Lichtfarbe abhängig , Rote Leuchtdioden benötigen ca. 2,2 Volt, Grüne ca. 2,6 Volt , und Blaue teilweise über 3 Volt.
Als Besispiel hier der Typ: BY 250 der bis zu Spitzenspannungen von 1000 Volt und Ströme bis 2,5 Ampere eingesetzt werden kann.
Man erkennt das die Durchbruchspannung bei ca.700 mV liegt.
Spannungsversluste durch den Einsatzt dieser Diode möglichst klein sein soll.
Als Demodulationsdiode in Empfängerschaltungen, in Solar Regler usw.
Germanium Dioden werden kaum noch zu bekommen sein, sie gehören noch zur Generation der ersten hergestellten Dioden
und spielen kaum noch eine Rolle.
Es zeigt sich deutlich das die Durchbruchspannung bei ca . 300 mVolt liegt.
Dioden dieser älteren Bauart sind in Regel auf Spannungen bis 30 Volt ausgelegt.
Auszug aus dem Datenblatt einer
1N4148VR = Die maximale Spannung die angelegt werden darf.
IF= Der maximale Strom der von der Diode verkraftet wird.