Hochspannungsdioden

Hochspannungsdioden

Hochspannungsdioden sind für den Einsatz in Hochspannungsanwendungen konzipiert. Es gibt viele Arten von Hochspannungsdioden, im Allgemeinen basierend auf ihrer Konstruktion.  

Arten von Dioden: 

PN-Übergangsdioden sind für allgemeine Anwendungen konzipiert. Eine Hochspannungs-Zener-Diode ist eine spezielle Art von PN-Übergangsdiode, die für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist (durch Anlegen einer höheren Spannung an das N-Material als an das P-Material). Die Zener-Diode fungiert als normaler Gleichrichter, bis die angelegte Spannung einen bestimmten Wert (die Zener-Spannung oder Lawinenspannung) erreicht. An diesem Punkt leitet die Diode und erzeugt einen großen Strom.  

PIN-Dioden

PIN-Dioden sind dreischichtige Halbleiterdioden, die aus einer intrinsischen Schicht bestehen, die stark dotierte P- und N-Schichten trennt. Die in der intrinsischen Schicht gespeicherte Ladung bestimmt in Verbindung mit anderen Diodenparametern den Widerstand der Diode bei HF- und Mikrowellenfrequenzen. Typischerweise reicht dieser Widerstand für eine gegebene Diode von Kiloohm bis weniger als 1 Ohm.

Als Schalter oder Dämpfungselemente werden oft Hochspannungs-PIN-Dioden verwendet. HF-Dioden wurden entwickelt, um Frequenzsignale (HF) in Geräten wie Stereoverstärkern, Radiosendern, Fernsehmonitoren und anderen Hochfrequenz- oder Mikrowellengeräten zu verarbeiten.

Transient Voltage Suppressor Dioden (TVS) sind Halbleiter, die Überspannungen begrenzen. Strombegrenzungsdioden (CLD) regeln den Strom über einen weiten Spannungsbereich. Gunn-Dioden sind Transferelektronenvorrichtungen (TED), die einen negativen Widerstandsbereich aufweisen. Stoßionisations-Lawinen-Laufzeit-(IMPATT)-Dioden sind Hochspannungsdioden, die mit einer sehr hohen Frequenz und Leistung arbeiten.

Hochspannungs-Schottky-Dioden

Schottky-Dioden werden in Hochfrequenz- und Schnellschaltanwendungen verwendet. In ihrer einfachsten Form bestehen sie aus einer Metallschicht, die ein halbleitendes Element kontaktiert. Dieser Metall/Halbleiter-Übergang weist ein gleichrichtendes Verhalten auf (dh der Strom fließt mit einer Polarität leichter durch die Struktur als mit der anderen).

Schottky-Dioden werden hauptsächlich in Hochfrequenz- und Schnellschaltanwendungen verwendet. Da sie nur mit Majoritätsträgern arbeiten, gibt es keinen Sperrleckstrom wie bei anderen Diodentypen. 
Bei Schottky-Dioden ist der Metallbereich stark mit Leitungsbandelektronen besetzt. Der Halbleiterbereich vom N-Typ ist leicht dotiert. Bei Vorwärtsspannung werden die höherenergetischen Elektronen im N-Gebiet in das Metallgebiet injiziert, wo sie ihre überschüssige Energie sehr schnell abgeben.

Da keine Minoritätsträger vorhanden sind (wie bei herkömmlichen Gleichrichterdioden), wird sehr schnell auf eine Änderung der Vorspannung reagiert. Aus diesem Grund werden Schottky-Dioden in Hochfrequenzanwendungen und in vielen digitalen Schaltungen verwendet, um die Schaltzeiten zu verkürzen. Schottky-Dioden werden auch als Hot-Carrier-Dioden bezeichnet.

Hochspannungs-Varactor-Dioden

Varactor-Dioden sind PN-Übergangsdioden, die bei Betrieb unter Sperrspannung als spannungsgesteuerte Kondensatoren wirken. PN-Übergänge haben eine Eigenkapazität. Wenn der Übergang in Sperrrichtung vorgespannt ist, führt eine Erhöhung der angelegten Spannung dazu, dass sich der Verarmungsbereich erweitert, wodurch der effektive Abstand zwischen den beiden vergrößert wird"Platten"des Kondensators und Verringern der effektiven Kapazität. Durch Einstellen des Dotierungsgradienten und der Übergangsbreite kann der Kapazitätsbereich gesteuert werden und die Wegkapazität ändert sich mit der angelegten Sperrspannung.

Ein Kapazitätsbereich von vier zu eins ist unproblematisch. Tatsächlich ist eine typische Varaktordiode (manchmal als a . bezeichnet)"Varicap-Diode") kann von 60 Picofarad (pf) bei Null-Vorspannung bis zu 15 pf bei 20 Volt (V) variieren. Die Präzisionsfertigung kann einen Kapazitätsbereich von bis zu zehn zu eins erreichen. Typischerweise werden Varaktordioden in elektronischen Abstimmsystemen verwendet, um die Verwendung und den Bedarf an beweglichen Teilen zu eliminieren.