1.5 Leistungsdioden, Gleichrichter

1.5.1 Aufbau

1.5.1.1 Halbleiter

Leistungsdioden (power diode) werden aus Silizium hergestellt. Damit in Durchlassrichtung hohe Ströme geleitet werden können, besitzt der Halbleiterkristall einen großen Querschnitt. Er weist dadurch die Form einer „Pille“ auf. Das Halbleitermaterial muss zusätzlich hoch dotiert werden. Diese hohe Dotierung würde allerdings die maximal sperrbare Spannung in Sperrrichtung reduzieren. Um in Sperrrichtung trotzdem hohe Spannungen sperren zu können, wird zwischen die hoch dotierten p- und n-Halbleiter eine niedrig dotierte Halbleiter­schicht gelegt.

Diese Schichtfolge gibt der Diode auch ihre zweite technische Bezeichnung: PIN-Diode.

Leistungsdioden werden als so genannte PIN-Dioden ausgeführt.

Anmerkung: die Bezeichnung „I“ bezieht sich auf das englische Wort „intrinsic“. Es beschreibt in der Elektronik ein „eigenleitendes“ Halbleitermaterial, d.h. ein Halbleitermaterial ohne Dotierung. In der Praxis wird das innenliegende Halbleitermaterial dennoch dotiert, jedoch ist der Dotierungsgrad so gering, dass man von einem eigenleitenden Material sprechen kann.

1.5.1.2 Gehäuse

Bei Leistungsdioden wird der Halbleiterkristall in einem Metallgehäuse untergebracht, damit eine Montage auf einem Kühlkörper möglich ist. Die Anschlüsse sind als Schraubanschlüsse ausgeführt.

1.5.2 Anwendung

Leistungsdioden werden in der Hochenergietechnik zur Realisierung von Gleichrichtern (rectifier) eingesetzt. Es lassen sich Wirkungsgrade bis zu 99,5% erzielen. Mit modernen Leistungsdioden können Wechselspannungen bis zu 8500V und Wechselströme bis zu 13000A gleichgerichtet werden (Stand: 2007).
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