Der Unterschied zwischen Diode und Widerstand

Was ist eine Diode?

  Eine Diode ist ein elektronisches Bauteil, das Strom nur in eine Richtung fließen lässt. Darüber hinaus verhindert sie den Stromfluss in die entgegengesetzte Richtung. Anders ausgedrückt handelt es sich um das einfachste einseitige Halbleiterbauelement mit zwei Anschlüssen. Anode und Kathode bezeichnen die beiden Anschlüsse der Diode. Sie besteht aus einem kombinierten P-Typ- und einem N-Typ-Halbleiter. Die Anode ist die N-Typ-Seite, während die Kathode die P-Typ-Seite ist. Dioden können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise zur Gleichrichtung, zum Schalten und zur Signalverarbeitung.    

Diodentypen

PN-Übergangsdiode:

  Der grundlegendste Diodentyp ist der PN-Übergangstyp. Er besteht aus zwei Stücken Halbleitermaterial, von denen eines mit p-Typ-Verunreinigungen und das andere mit n-Typ-Verunreinigungen dotiert ist. Das p-Typ-Material hat einen Überschuss an Löchern, während das n-Typ-Material einen Überschuss an Elektronen hat. An der Verbindungsstelle, an der die beiden Materialstücke verbunden sind, entsteht eine Verarmungszone. Die Verarmungszone wirkt als Einschränkung für den Stromfluss. Die Verarmungszone zieht sich zusammen und Strom kann durch die PN-Übergangsdiode fließen, wenn sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist (positive Spannung wird an den P-Anschluss angelegt und negative Spannung wird an den N-Anschluss angelegt). Die Verarmungszone weitet sich und Strom kann nicht durch die PN-Übergangsdiode fließen, wenn sie in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist (negative Spannung wird an den P-Anschluss angelegt und positive Spannung wird an den N-Anschluss angelegt). Leistungsumwandlung, Gleichrichtung und Signalverarbeitung sind nur einige der vielen Einsatzmöglichkeiten für PN-Übergangsdioden.   Zenerdiode:

  Eine Zenerdiode ist eine PN-Übergangsdiode mit Sperrvorspannungsfunktion. Wenn eine in Sperrrichtung vorgespannte Zenerdiode einen bestimmten Schwellenwert erreicht, die sogenannte Zenerspannung, kann Strom durch die Diode fließen. Die Dotierung des Halbleitermaterials beeinflusst die Zenerspannung. Zu den Anwendungen für Zenerdioden gehören Spannungsregelung, Spannungsreferenz und Schaltungsschutz.   Schottky-Diode:

  Eine Schottky-Diode ist eine Diodenform, die keinen pn-Übergang aufweist, sondern einen Metall-Halbleiter-Übergang. Dies führt zu schnelleren Schaltraten und einem geringeren Durchlassspannungsabfall bei Schottky-Dioden im Vergleich zu PN-Übergangsdioden. Logikschaltungen, Hochfrequenz-Signalverarbeitung und Leistungsumwandlung sind nur einige der Einsatzmöglichkeiten für Schottky-Dioden.   Leuchtdiode (LED):

  Eine LED ist eine Art Diode, die Licht erzeugt, wenn Strom durch sie hindurchfließt. Die Bandlücke des Halbleitermaterials beeinflusst die Farbe des von einer LED ausgestrahlten Lichts. Beleuchtung, Displays und optische Kommunikation sind nur einige der vielen Einsatzmöglichkeiten für LEDs.   Fotodiode:

  Eine Photodiode ist eine spezielle Art von Diode, die Strom leitet, wenn sie Licht ausgesetzt wird. Die Lichtintensität bestimmt, wie viel Strom durch die Photodiode fließt. Lichtsensorik, optische Kommunikation und Solarzellen sind nur einige der Einsatzmöglichkeiten von Photodioden.  

Was ist ein Widerstand?

Ein Widerstand ist eine passive elektrische Komponente, die den Stromfluss verhindert. Es ist eine elektronische Komponente, die verwendet wird, um einen bestimmten Widerstand in einen Schaltkreis einzubauen. Daher kann ein Widerstand auch als passives Gerät mit zwei Anschlüssen bezeichnet werden. Für ihre Herstellung wird normalerweise Kohlenstoff- oder Metalldraht verwendet. Diese Teile wurden so konzipiert, dass sie einen konstanten Widerstandswert aufweisen. Sie sind in verschiedenen Größen und Formen erhältlich. Sie haben auch eine breite Palette von Verwendungsmöglichkeiten, z. B. Lastanpassung, Spannungsteilung und Strombegrenzung.

 

Arten von Widerständen

Kohlefaserverstärkte Widerstände: Eine der ältesten und einfachsten Formen von Widerständen ist der Kohlefaserverstärkte Widerstand. Er entsteht durch die Kombination eines Harzbinders mit Kohlepulver und die anschließende Formung der Mischung zu einem Zylinder. Widerstände mit einer Kohlenstoffzusammensetzung haben einen großen Widerstandsbereich und sind relativ erschwinglich, aber sie sind auch weniger präzise und haben eine kürzere Lebensdauer als andere Arten von Widerständen.

  Metallschichtwiderstände:

  Metallschichtwiderstände entstehen durch Aufbringen einer dünnen Metallschicht auf ein Keramiksubstrat. Metallschichtwiderstände sind zwar teurer als Kohlenstoffverbundwiderstände, aber präziser und langlebiger.   Drahtwiderstände: Ein Stück Widerstandsdraht wird um einen Keramikkern gewickelt, um Drahtwiderstände herzustellen. Obwohl Drahtwiderstände die größten und teuersten Widerstände sind, sind sie auch genau und haben eine hohe Nennleistung.

  Dickschichtwiderstände:

  Zur Herstellung von Dickschichtwiderständen wird ein dicker Metallfilm auf ein Substratmaterial aufgebracht. Obwohl Dickschichtwiderstände eine höhere Nennleistung haben und weniger teuer sind, sind sie weniger präzise als Dünnschichtwiderstände.   Oberflächenmontierte Widerstände (SMDs): Kleine Widerstände, sogenannte oberflächenmontierte Bauelemente (SMDs), werden direkt auf der Oberfläche einer Leiterplatte (PCB) angebracht. SMDs werden in einer Vielzahl elektronischer Geräte verwendet und sind in verschiedenen Größen und Verpackungen erhältlich.

 

Video zum Thema Diode vs. Widerstand

 

Wie funktioniert eine Diode?

Die Verarmungszone einer Diode zieht sich zusammen und Strom kann durch sie fließen, wenn sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist (positive Spannung am p-Anschluss und negative Spannung am n-Anschluss). Die Verarmungszone weitet sich und es kann kein Strom durch eine Diode fließen, wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt ist (negative Spannung wird an den p-Anschluss angelegt und positive Spannung wird an den n-Anschluss angelegt). Das folgende Diagramm zeigt die Struktur einer PN-Übergangsdiode und wie sie unter Vorwärts- und Rückwärtsvorspannungsbedingungen funktioniert:

  Bei Vorwärtsvorspannung stößt die negative Spannung am N-Anschluss Löcher vom P-Anschluss ab, während die positive Spannung am P-Anschluss Elektronen vom N-Anschluss zieht. Dadurch zieht sich die Verarmungszone zusammen und die Diode kann Strom leiten. Bei Rückwärtsvorspannung stößt die positive Spannung am P-Anschluss Elektronen vom N-Anschluss ab, während die negative Spannung am N-Anschluss Löcher vom P-Anschluss zieht. Aufgrund der dadurch verursachten Verbreiterung der Verarmungszone kann die Diode keinen Strom leiten.  

Wie testet man eine Diode?

Es gibt zwei Hauptmethoden, um eine Diode zu testen: mit einem Multimeteroder mit einem Diodentester. Stellen Sie das Multimeter auf den Diodenmodus, bevor Sie eine Diode testen. Schließen Sie dann den Pluspol des Multimeters an die Anode der Diode und den Minuspol an die Kathode der Diode an. Wenn die Diode einwandfrei funktioniert, zeigt das Multimeter einen Durchlassspannungsabfall von etwa 0,7 Volt an. Funktioniert die Diode nicht richtig, zeigt das Multimeter einen Spannungsabfall von null Volt oder einen Spannungsabfall von deutlich über 0,7 Volt an. Um einen Diodentest durchzuführen, schließen Sie die Diode einfach an den Tester an. Ist die Diode in gutem Betriebszustand, leuchtet der Diodentester auf. Funktioniert die Diode nicht richtig, leuchtet der Diodentester nicht auf.  

Wie funktioniert ein Widerstand?

Widerstände funktionieren, indem sie elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln. Beim Durchfließen eines Widerstandes stößt der Strom auf Widerstand. Durch diesen Widerstand erwärmt sich der Widerstand. Wie viel Wärme erzeugt wird, hängt vom Quadrat des durch den Widerstand fließenden Stroms ab.  

Unterschiede zwischen Dioden und Widerständen

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Unterschiede zwischen Dioden und Widerständen zusammen:

Charakteristik	Diode	Widerstand
Funktion	Erlaubt Stromfluss nur in eine Richtung	Widersteht dem Stromfluss
Symbol	D	R
Strom-Spannungs-Beziehung	Nichtlinear	Linear
Anwendungen	Gleichrichtung, Schaltung, Signalverarbeitung	Spannungsteilung, Strombegrenzung, Lastanpassung

 

Anwendungen von Dioden

• Gleichrichtung: Um Wechselstrom in Gleichspannung umzuwandeln, werden Dioden benötigt. Der Fachbegriff hierfür ist Restitution. Stromversorgung und andere elektronische Geräte verwenden Gleichrichter.
• Schalten: Dioden können zum Ein- und Ausschalten von Stromkreisen verwendet werden. Anwendungen wie Lichtsteuerung und Motorsteuerung können davon profitieren.
• Spannungsregelung: Zenerdioden sind Geräte, mit denen die Spannung geregelt werden kann. Anwendungen wie Stromversorgung und batteriebetriebene Geräte können davon profitieren.
• Lichtemission: LEDs werden verwendet, um Licht zu erzeugen, das emittiert wird. Sie werden häufig in Beleuchtungs- und Anzeigeanwendungen eingesetzt.
• Laseremission: Kohärente Lichtstrahlen werden mithilfe von Laserdioden erzeugt. Sie werden in optischen Geräten wie Lasern verwendet.

 

Anwendungen von Widerständen

• Strombegrenzung: Widerstände können zur Strombegrenzung verwendet werden, um zu steuern, wie viel Strom durch einen Schaltkreis fließen darf. Um Schäden an empfindlichen Komponenten zu vermeiden, ist dies von entscheidender Bedeutung. Beispielsweise wird ein Widerstand in Reihe mit einer LED geschaltet, um den Strom zu steuern und ein Durchbrennen der LED zu verhindern.
• Spannungsteilung: Widerstände können verwendet werden, um eine Spannung zur Spannungsteilung in zwei kleinere Spannungen aufzuteilen. Dies hilft dabei, eine einzige Spannungsquelle zum Betreiben mehrerer Schaltkreise zu verwenden. Ein Spannungsteiler wird beispielsweise häufig in digitalen Schaltkreisen verwendet, um eine Referenzspannung zu erzeugen.
• Rückkopplung: Widerstände können verwendet werden, um Verstärkern und anderen Schaltkreisen eine Rückkopplung zu geben. Durch diese Rückkopplung kann der Schaltkreis stabiler und leistungsfähiger gemacht werden. Beispielsweise verwendet die Rückkopplungsschleife eines Operationsverstärkers einen Widerstand, um die Verstärkung einzustellen und den Verstärker zu stabilisieren.
• Filterung: Unerwünschte Signale in einem Schaltkreis können durch Widerstände entfernt werden. Ein Widerstands-Kondensator-Filter (RC-Filter) wird beispielsweise verwendet, um hochfrequentes Rauschen aus einer Stromquelle zu entfernen.
• Timing: Timing-Schaltungen können mit Widerständen gebaut werden. Beispielsweise kann eine Verzögerungsschaltung mit einem RC-Schaltkreis gebaut werden.

 

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Dioden und Widerstände wesentliche Teile der Elektronik sind. Sie dienen mehreren Zwecken und sind in zahlreichen Schaltungstypen enthalten. Dioden lassen den Strom nur in eine Richtung fließen, während Widerstände den Stromfluss blockieren. Amateure und Profis der Elektronik können Schaltungen bauen und elektronische Systeme effektiver debuggen, indem sie die Unterschiede, Typen, Funktionen und Anwendungen verschiedener elektronischer Komponenten lernen. Die Vielfalt und Nützlichkeit von Dioden in der modernen Technologie kann nicht genug betont werden, sei es beim Einsatz von Diodenlasern in zahlreichen Branchen oder der Bedeutung von Datendioden für den sicheren Datentransport. Indem wir uns tiefer mit der Welt der Dioden befassen, eröffnen wir eine Welt voller Möglichkeiten für Innovation und Entwicklung im Bereich der Elektronik.