Diode - Wie funktioniert die?
Physik - simpleclub
https://www.youtube.com/watch?v=MSncOmacDJ0

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 dieses Ding ist in all euren Rechnern Fernsehern Handys und sonstigen elektrischen Gerätschaften sieht so aus wie ein Kohlenstoff Widerstand ist aber
0:08 ein ganz anderes elektrisches Bauteil es ist nämlich eine Diode was eine Diode so kann und was ihr darüber wissen solltet das seht ihr
0:19 [Musik] hier eine Diode kommt aus der Familie der Halbleiterbauelemente das bedeutet dass
0:27 sie aus einer sogenannten p und einer endotierten Schicht besteht was das bedeutet sehen wir gleich schauen wir uns zuerst das Schaltbild einer
0:36 sogenannten Siliziumdiode an das sieht so aus an der Grundseite des Dreiecks liegt die sogenannte Anode an der Spitze des Dreiecks und damit an dem Strich
0:45 liegt die Kathode wen die Diode jetzt an einen Pfeil erinnert der liegt schon mal ziemlich richtig eine Diode hat nämlich die besondere Eigenschaft dass sie eine
0:54 Sperrrichtung besitzt und eine Durchlassspannung die Sperrrichtung geht von der Kathode zur noode also gegen den Pfeil die Durchlassrichtung geht mit dem
1:03 Pfeil der Diode also von Anode zu Kathode in Sperrrichtung wird durch die si Diode nie ein Strom fließen hier sperrt die Diode und sagt halt stopp in
1:14 Durchlassrichtung hingegen ist die Diode leitend vorausgesetzt es liegt eine Spannung von mindestens 0,7 Volt über der Diode an sinkt die Spannung unter
1:23 0,7 Volt dann sperrt die Diode wieder obwohl sie in Durchlassrichtung geschaltet ist das ganze sieht dann so aus es fließt also nur Strom in
1:32 Durchlassrichtung aber auch nur wenn die Spannung größer als 0,7 Volt ist um zu verstehen warum das so ist müssen wir uns die Diode mal genauer anschauen eine
1:41 silizumdiode besteht aus na ratet mal richtig Silizium das Silizium wird nun zu einem Halbleiter verarbeitet dazu wird es mit Fremdatomen verunreinigt
1:52 Silizium hat nämlich die geile Eigenschaft dass es vier Außenelektronen besitzt und somit glücklich ist die Hälfte an der Anode wird nun mit boh
2:00 verunreinigt boh hat die tolle Eigenschaft dass es nur drei Außenelektronen hat und ein sogenanntes Loch wo gerne ein Elektron wäre wir
2:08 stecken also einfach ein paar bohatome in das Silizium es entsteht die sogenannte pdotierte Schicht mit einem Elektronenmangel auf der anderen Hälfte
2:17 der Diode geschieht das gleiche nur mit phosphoratomen Phosphor hat fünf Elektronen und wäre schon mit vier Elektronen glücklich also kann es ein
2:24 Elektron abstoßen die rechte Seite auch notiert genannt besitzt einen Elektronen Überschuss da Atome nun nicht so blöd sind wie wir Menschen teilen die relativ
2:34 gerne also wandern nun die freien Elektronen Richtung Löcher und die Löcher zu den freien Elektronen diesen Vorgang nennt man diffusionsvorgang in
2:42 der Mitte der Diode treffen dann beide aufeinander und vereinen sich und sind glücklich durch die Ladungsverschiebung entsteht ein elektrisches Feld über den
2:51 verschobenen Ladungen dieses hat seinen Pluspol an der Grenze zur nschicht sein Minuspol ist demnach an der Grenze zur p-schicht klar wir haben Elektronen von
3:01 rechts nach links bewegt also sind links mehr Elektronen als hier eigentlich sein dürften und ein Minuspol entsteht das elektrische Feld will nun also die
3:10 Elektronen wieder nach rechts schieben die Kleinen plusse an der Grenze ziehen ja die Elektronen an die Elektronen hingegen wollen aber die Löcher
3:18 schließen und wollen nach rechts für die Löcher gilt genau dasselbe nur umgekehrt diese wollen nach rechts dort entsteht ein Pluspol der sie wieder nach links
3:27 drücken will der diffusionsvorgang geht einfach so lange bis das elektrische Feld über der mittleren Schicht so groß ist wie der Wille der Elektronen sich
3:35 noch mit Löchern zu vereinigen bei siliziumdioden ist das immer bis zu einer Spannung von 0,7 Volt ab hier ist unser Diffusionsprozess beendet deshalb
3:46 wird diese Spannung auch Diffusionsspannung genannt eine Zone ohne freie Elektronen ist in der Mitte und ein Objekt ohne freie Elektronen ist
3:53 ein Nichtleiter hier kann kein Strom durchfließen deshalb wird diese Schicht auch Sperrschicht genannt das ist nun alles ohne Einfluss von außen passiert
4:01 eine normale si Diode besitzt immer diese Sperrschicht mit den 0,7 Volt in sich drin das war eigentlich das schwere nun müssen wir nur noch ein paar
4:10 Spannungen über die Diode anlegen legen wir mal 0,3 Volt in Durchlassrichtung an achtung hier ist die Stromrichtung technisch also von plus nach minus durch
4:20 die 0,3 Volt angelegte Spannung entsteht ein äßeres elektrisches Feld welches dem inneren entgegenwirkt das Innere elektrische Feld wird leicht vom äußeren
4:30 gequetscht und die Sperrschicht wird kleiner aber 0,3 Volt reichen noch nicht aus um die Sperrschicht komplett wegzumachen es kann also kein Strom
4:38 fließen legen wir mal 0,5 Volt an so wird die Sperrschicht noch kleiner aber die Sperrschicht bleibt noch da es kann immer noch keinen Strom fließen legen
4:46 wir aber eine äußere Spannung größer 0,7 Volt an dann hebt das Äußere elektrische Feld das Innere komplett auf und die Diode funktioniert wie ein Leiter denn
4:56 die freien Elektronen können einmal durch die Diode hüpfen der andere Fall ist dass der Strom von der anderen Richtung kommt Polen wir also die Diode
5:04 um so verstärkt das Äußere elektrische Feld das Innere elektrische Welt bzw die Elektronen werden zur Kathode die Löcher zur Anode gezogen die Sperrschicht wird
5:14 größer und die Diode wird in diese Richtung erst recht nicht leiten damit macht diese Tabelle doch ziemlich viel Sinn oder fassen wir das noch mal kurz
5:22 zusammen eine Diode sieht im Schaltbild so aus sie besitzt eine sperr und eine Durchlassrichtung legen wir eine Spannung über die Diode an so gilt für
5:30 die Leitfähigkeit der Diode folgende Tabelle das liegt an den Halbleitereigenschaften der Diode habt ihr eine Siliziumdiode in eurem
5:38 Schaltkreis so konnt ihr davon ausgehen dass immer 0,7 Volt über sie abfallen außer ihr legt weniger Spannung an oder baut sie falsch herum ein dann leitet
5:47 sie eben nicht es gibt auch noch weitere diodenarten wie die shotg Diode oder die zeher Diode oder die bekannten Leuchtdioden kurz LED alle Dioden haben
5:58 ca die gleiche Funktionsweise Weise aber etwas andere diffusionsspannungen wenn ihr wollt dass wir mal eine kleine Übersicht machen dann schreibt es doch
6:05 in die Comments falls ihr noch mehr coole Halbleiter Bauelemente sehen wollt dann schaut euch doch noch unser Video zur Solarzelle an euch wird viel von
6:12 diesem Video bekannt vorkommen ach und noch eine Sache eines se Diode kann auch in Sperrrichtung leiten ab so 300 Volt und nur einmal dann nie wieder denn dann
6:21 kommt der Rauch aus dem Gehäuse den der Hersteller dort eingeschlossen hat in dem Sinne wir sehen uns gleich wieder bei der Solarzelle ciao