Elektronische Schaltungstechnik
Elektronische Schaltungstechnik Elektronische Schaltungstechnik
3.1 Siliziumdiode tialfunktion für Spannungen über der Diffusionsspannung sehr viel größer als 1 wird. Elektronisch gesehen vernachlässigt man dadurch den Sättigungssperrstrom gegenüber dem Strom in Durchlassrichtung. I = Is · e V mV T Der differentielle Leitwert g der Diode kann durch Ableitung dieser vereinfachten Diodengleichung berechnet werden: g = dI dV = 1 m · VT Is · e V mV T = I m · VT Der differentielle Widerstand der Diode ist die Steigung der Tangente im Arbeitspunkt, er hängt nur von der Temperatur und dem Strom im gewählten Arbeitspunkt ab. Beispiel: Differentieller Widerstand einer Siliziumdiode Berechnen Sie den differentiellen Widerstand einer Siliziumdiode m = 1bei einem Strom von 1 mA und einer Temperatur von 23 ◦ C. r = m · VT I = 25‚5 mV 1mA = 25‚5 Die Kennlinie für eine bestimmte Diode kann durch die in ◮Abbildungen 3.4 und ◮ 3.5 gezeigten Messanordnungen bestimmt werden. V0 Abbildung 3.4: Messung der Diodenkennlinie in Durchlassrichtung + − A IF IV V VV Für die Durchlassrichtung verwendet man eine regelbare Spannungsquelle, deren Spannung von 0 bis maximal 1 Volt verstellbar ist. Spannungen über der Diffusionsspannung führen, wie wir aus der Diodengleichung wissen, zu einem exponentiell ansteigenden Strom, der das Bauteil rasch thermisch zerstören kann. Die Spannung wird direkt an der Diode mit einem Voltmeter gemessen, während das Amperemeter den Strom durch die Parallelschaltung von Diode und Voltmeter Simulation 119
3 HALBLEITERDIODEN 120 misst. In diesem Fall zeigt das Voltmeter die echte Spannung an der Diode, während das Amperemeter zusätzlich zum Diodenstrom den kleinen Strom Iv durch das Voltmeter anzeigt. Man spricht in diesem Fall von einer spannungsrichtigen Messung. V0 + − R sch VA Abbildung 3.5: Messung der Diodenkennlinie in Sperrrichtung I R Die Kennlinie des Durchlassbereiches erhält man durch Steigerung der Diodenspannung von Null weg und Messung des Stromes, der sich bei jeder eingestellten Spannung ergibt. Für die Sperrrichtung benötigt man eine Spannungsquelle, die wesentlich größere Spannungen liefern kann, da Schalterdioden erst bei Spannungen jenseits von 50 V durchbrechen. Die Ströme bis zum Durchbruch sind sehr klein, steigen aber mit dem Durchbruch stark an. Wir verwenden eine stromrichtige Messung. Das Amperemeter wird in Serie zur Diode geschaltet, während das Voltmeter parallel zur Serienschaltung aus Diode und Amperemeter liegt. Es zeigt daher die kleine Spannung, die am Innenwiderstand des Amperemeters abfällt, zusätzlich zur Diodenspannung an. Nun wird die Spannung von Null beginnend erhöht und der Strom, der zu jedem Spannungspunkt gehört, gemessen. Zu beachten ist, dass für diese Messung die Diode mit der Kathode zum positiven Pol der Spannungsquelle eingebaut sein muss (Sperrrichtung). Befürchtet man eine Zerstörung durch Ansteigen des Stromes auf zu große Werte für die Diode, so kann man ihn durch den Einbau eines zusätzlichen Widerstandes R sch in Serie zur Spannungsquelle begrenzen. Der maximale Strom Imax ergibt sich in diesem Fall aus der maximalen Spannung der Quelle V0max entsprechend dem Ohm’schen Gesetz. A V R Imax = V0max/R sch Der Schutzwiderstand ist in Abbildung 3.5 blau eingezeichnet. Jede zusätzliche Schutzmaßnahme bedeutet natürlich eine Beeinflussung der Messschaltung. In diesem Fall muss die Quellenspannung um den Spannungsabfall an R sch größer sein als die Spannung an der Diode. In der Praxis ist es oft zweckmäßiger, ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen, aber mit entsprechend erhöhter Aufmerksamkeit zu arbeiten. V
- Seite 2 und 3: Halbleiterdioden 3.1 Siliziumdiode
- Seite 4 und 5: Kathode Anode n p VR VF Abbildung 3
- Seite 8 und 9: 3.2 Arten von Halbleiterdioden 3.2
- Seite 10 und 11: 3.2 Arten von Halbleiterdioden Fehl
- Seite 12 und 13: 3.2 Arten von Halbleiterdioden mit
- Seite 14 und 15: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 16 und 17: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 18 und 19: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 20 und 21: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 22 und 23: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 24 und 25: Elektrolytkondensatoren 3.3 Schaltu
- Seite 26 und 27: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 28 und 29: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 30 und 31: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 32 und 33: 3.3 Schaltungsbeispiele mit Halblei
- Seite 34 und 35: V∼ Abbildung 3.27: Villard-Schalt
- Seite 36: Beispiel: Wie funktioniert diese Sc
3.1 Siliziumdiode<br />
tialfunktion für Spannungen über der Diffusionsspannung sehr viel größer als 1 wird.<br />
Elektronisch gesehen vernachlässigt man dadurch den Sättigungssperrstrom gegenüber<br />
dem Strom in Durchlassrichtung.<br />
I = Is · e V<br />
mV T<br />
Der differentielle Leitwert g der Diode kann durch Ableitung dieser vereinfachten<br />
Diodengleichung berechnet werden:<br />
g = dI<br />
dV =<br />
1<br />
m · VT<br />
Is · e V<br />
mV T =<br />
I<br />
m · VT<br />
Der differentielle Widerstand der Diode ist die Steigung der Tangente im Arbeitspunkt,<br />
er hängt nur von der Temperatur und dem Strom im gewählten Arbeitspunkt<br />
ab.<br />
Beispiel: Differentieller Widerstand einer Siliziumdiode<br />
Berechnen Sie den differentiellen Widerstand einer Siliziumdiode m = 1bei<br />
einem Strom von 1 mA und einer Temperatur von 23 ◦ C.<br />
r =<br />
m · VT<br />
I<br />
= 25‚5 mV<br />
1mA<br />
= 25‚5 <br />
Die Kennlinie für eine bestimmte Diode kann durch die in ◮Abbildungen 3.4 und<br />
◮ 3.5 gezeigten Messanordnungen bestimmt werden.<br />
V0<br />
Abbildung 3.4: Messung der Diodenkennlinie in Durchlassrichtung<br />
+<br />
−<br />
A<br />
IF<br />
IV<br />
V VV<br />
Für die Durchlassrichtung verwendet man eine regelbare Spannungsquelle, deren<br />
Spannung von 0 bis maximal 1 Volt verstellbar ist. Spannungen über der Diffusionsspannung<br />
führen, wie wir aus der Diodengleichung wissen, zu einem exponentiell<br />
ansteigenden Strom, der das Bauteil rasch thermisch zerstören kann.<br />
Die Spannung wird direkt an der Diode mit einem Voltmeter gemessen, während<br />
das Amperemeter den Strom durch die Parallelschaltung von Diode und Voltmeter<br />
Simulation<br />
119
Change language