Eine Diode kann als Schalter fungieren, indem sie ihre Eigenschaft ausnutzt, den Stromfluss in eine Richtung zu ermöglichen und ihn in der umgekehrten Richtung zu sperren. Wenn eine Diode als Schalter verwendet wird, wird sie typischerweise entweder im Vorwärtsvorspannungszustand (leitend) oder im Sperrvorspannungszustand (nicht leitend) betrieben. Wenn bei Vorwärtsspannung die an der Diode angelegte Spannung ihre Schwellenspannung überschreitet (typischerweise etwa 0,7 V für Siliziumdioden), leitet die Diode den Strom frei und verhält sich wie ein geschlossener Schalter. Umgekehrt blockiert die Diode bei Sperrspannung den Stromfluss vollständig und wirkt wie ein offener Schalter. Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sich Dioden für einfache Schaltanwendungen, bei denen die Steuerung des Stromflusses in eine Richtung erforderlich ist.
Dioden können in verschiedenen Anwendungen als Schalter fungieren, insbesondere in Gleichrichtern, wo sie Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln. Gleichrichter werden in Halbwellen- und Vollwellentypen eingeteilt. In einem Einweggleichrichter lässt eine Diode den Stromfluss nur während der Hälfte des Wechselstromzyklus zu und wandelt Wechselstrom effektiv in pulsierenden Gleichstrom um. Vollweggleichrichter verwenden mehrere Dioden (z. B. in einer Brückengleichrichterkonfiguration), um beide Hälften des Wechselstromzyklus gleichzurichten und so einen gleichmäßigeren Gleichstromausgang zu erzeugen. Diese Gleichrichter verwenden Dioden als Schalter, um die Richtung des Stromflusses zu steuern und Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln, die für die Stromversorgung elektronischer Geräte geeignet ist.
Dioden werden aufgrund ihrer inhärenten Einschränkungen üblicherweise nicht als Schalter in Hochleistungs- oder Hochfrequenzanwendungen verwendet. Während Dioden in Stromkreisen mit geringer Leistung Einfachheit und Zuverlässigkeit bieten, haben sie Nachteile wie einen Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung und eine langsame Schaltgeschwindigkeit. Dies macht sie für Hochgeschwindigkeitsschaltungen und Anwendungen, die eine präzise Steuerung der Schalteigenschaften erfordern, weniger effizient. Stattdessen werden Transistoren, insbesondere MOSFETs und IGBTs, aufgrund ihrer überlegenen Schaltleistung, geringeren Leitungsverluste und der Fähigkeit, höhere Ströme und Frequenzen zu verarbeiten, bevorzugt.
Die Anwendung von Dioden beim Schalten umfasst Aufgaben, bei denen ihre inhärenten Eigenschaften vorteilhaft sind, beispielsweise in Schutzschaltungen, bei der Signalweiterleitung und bei Schaltanwendungen mit geringem Stromverbrauch. Beispielsweise werden Dioden in Signalschaltkreisen verwendet, um Signale basierend auf der Spannungspolarität selektiv weiterzuleiten. Sie finden auch Verwendung in Spannungsregelungs- und Spannungsklemmschaltungen, um empfindliche elektronische Komponenten vor Spannungsspitzen und Sperrspannungen zu schützen.
Eine PIN-Diode fungiert aufgrund ihrer einzigartigen Struktur als Schalter. Es besteht aus einer Halbleiterschicht vom P-Typ, die zwischen einer intrinsischen Schicht (I) und einer Schicht vom N-Typ liegt. Im Vorwärtsrichtungszustand verhält sich die PIN-Diode wie eine normale Diode und leitet Strom mit niedrigem Widerstand. Im umgekehrten Vorspannungszustand verbreitert sich die intrinsische Schicht jedoch und erzeugt einen Verarmungsbereich mit hohem Widerstand. Diese Eigenschaft ermöglicht es der PIN-Diode, als variabler Widerstand oder HF-Schalter zu fungieren. Durch Variieren der an die PIN-Diode angelegten Vorspannung kann ihr Widerstand gesteuert werden, wodurch sie für Anwendungen wie HF-Schalter in der Telekommunikation, Radarsysteme und HF-Dämpfungsglieder geeignet ist. Die Fähigkeit der PIN-Diode, schnell zu schalten und Hochfrequenzsignale zu verarbeiten, macht sie vorteilhaft für HF- und Mikrowellenanwendungen, bei denen eine präzise Steuerung des Schaltens und der Dämpfung von entscheidender Bedeutung ist.