Was ist der Unterschied zwischen einer Pulsdiode und einem Gleichrichter?

Eine Vielzahl moderner elektronischer Geräte nutzen bei ihrer Arbeit elektrische Impulse. Dabei kann es sich um Schwachstromsignale oder (aus technischer Sicht wesentlich schwerwiegendere) Stromimpulse in den Stromkreisen von Stromversorgungen und anderen Pulsumrichtern, Wechselrichtern usw. handeln.

Und die Wirkung von Impulsen in Wandlern ist immer entscheidend für die Dauer von Vor- und Rückschlägen, deren Zeitgrenzen ungefähr in der gleichen Reihenfolge liegen wie Transienten in elektronischen Bauteilen, insbesondere in denselben Dioden. Daher ist es beim Einsatz von Dioden in Impulsschaltungen unbedingt erforderlich, die Transienten in den Dioden selbst zu berücksichtigen – während ihres Ein- und Ausschaltens (beim Öffnen und Schließen des pn-Übergangs).

Um die Schaltzeit einer Diode vom nichtleitenden Zustand in den leitenden Zustand und umgekehrt zu verkürzen, ist es in einigen Niederspannungskreisen im Allgemeinen ratsam, darauf zurückzugreifen für den Einsatz von Schottky-Dioden.

Dioden dieser Technologie unterscheiden sich von herkömmlichen Gleichrichtern durch das Vorhandensein eines Metall-Halbleiter-Übergangs, der zwar eine ausgeprägte Gleichrichterwirkung hat, aber gleichzeitig eine relativ geringe Durchlässigkeit des Übergangs aufweist, in dem sich die Ladung ansammelt unkritische Mengen und löst sich so schnell auf, dass die Schottky-Diodenschaltung mit einer Frequenz arbeiten kann, die hoch genug ist, dass die Schaltzeit in der Größenordnung von einigen Nanosekunden liegt.

Ein weiterer Vorteil von Schottky-Dioden besteht darin, dass der Spannungsabfall an ihrem Übergang nur etwa 0,3 Volt beträgt. Der Hauptvorteil von Schottky-Dioden besteht also darin, dass sie keine Zeit für die Akkumulation und Resorption von Ladungen verschwenden. Die Geschwindigkeit hängt hier nur von der Wiederaufladerate einer kleinen Barrierekapazität ab.

Hinsichtlich Gleichrichterdioden, dann impliziert der ursprüngliche Zweck dieser Komponenten überhaupt nicht den Betrieb im Pulsmodus. Der Pulsmodus für einen Gleichrichter ist ein atypischer, anormaler Modus, weshalb Entwickler keine besonders hohen Anforderungen an die Geschwindigkeit von Gleichrichterdioden stellen.

Gleichrichterdioden werden hauptsächlich zur Umwandlung von niederfrequentem Wechselstrom in Gleich- oder Pulsstrom eingesetzt, wobei ein geringer Durchsatz des pn-Übergangs und Geschwindigkeit überhaupt nicht erforderlich sind, sondern häufig nur eine hohe Leitfähigkeit und ein entsprechend hoher Widerstand gegen einen relativ langen Dauerstrom erforderlich.

Aus diesem Grund zeichnen sich Gleichrichterdioden durch einen niedrigen Einschaltwiderstand, eine größere pn-Übergangsfläche und die Fähigkeit aus, große Ströme zu leiten. Aufgrund der großen Verbindungsfläche ist die Kapazität der Diode jedoch höher – in der Größenordnung von Hunderten von Picofarad.Das ist viel für eine Pulsdiode. Im Vergleich dazu liegt die Bandbreite bei Schottky-Dioden in der Größenordnung von mehreren zehn Picofarad.

Pulsdioden sind also speziell für den Pulsbetrieb in Hochfrequenzschaltungen konzipierte Dioden. Ihr Hauptunterscheidungsmerkmal gegenüber Gleichrichterdioden ist die kurze Dauer der Transienten aufgrund der sehr kleinen Kapazität des pn-Übergangs, die Einheiten von Picofarad erreichen und sogar noch kleiner sein kann.

Die Verringerung der Kapazität des pn-Übergangs in Impulsdioden wird durch eine Verringerung der Übergangsfläche erreicht. Daher sollte die Verlustleistung am Körper der Diode nicht sehr hoch sein und der durchschnittliche Strom durch einen Übergang mit kleiner Fläche sollte nicht überschritten werden der maximal zulässige Wert, der in der Diodendokumentation angegeben ist.

Schottky-Dioden werden häufig als Hochgeschwindigkeitsdioden verwendet, weisen jedoch selten eine hohe Sperrspannung auf, sodass Impulsdioden als separater Diodentyp isoliert werden.