Schaltungstechnik

142 3 Grundlegende Funktionsprimitive
3.2.2 Anwendungen der Diode als Spannungsquelle
In zahlreichen Anwendungen benötigt man eine Konstantspannungsquelle. Im
Flussbereich ist die Diode näherungsweise ein Konstantspannungsquelle mit der
Schwellspannung als „Leerlaufspannung“ und einem relativ niederohmigem
Innenwiderstand. Allerdings weist die Schwellspannung einen Temperaturkoeffizienten
von ca. -2mV/ o C auf. Im Durchbruchbereich ist die Diode ebenfalls eine
Konstantspannungsquelle mit niederohmigem Innenwiderstand. In jedem Fall
muss ein gewisser Mindeststrom fließen, damit sich die Eigenschaft der Diode als
Spannungsquelle einstellt.
Die Zenerdiode als Spannungsquelle: Mittels einer Zenerdiode lässt sich eine
Konstantspannung z.B. als Referenzspannung ableiten. Dazu verwendet man die
Prinzipschaltung in Bild 3.2-11. Die Eingangsspannung muss in jedem Fall größer
als die Ausgangsspannung und größer als die Durchbruchspannung sein. Um einen
niederohmigen Innenwiderstand zu erzielen, benötigt man einen Mindeststrom, der
über den Vorwiderstand eingestellt wird.
R V
U1 DZ U2 RL RL U1 ------------------
RL + RV Bild 3.2-11: Spannungsstabilisierungsschaltung mittels einer Zenerdiode
U1 RV Bei gegebener Eingangsspannung, gegebenem Vorwiderstand und gegebenem
Lastkreis ergibt sich der skizzierte Arbeitspunkt bei geeignet ausgewählter Zenerdiode.
Ändert sich die Eingangsspannung oder der Lastkreis, so verändert sich der
Arbeitspunkt. Je steiler die Durchbruchkennlinie ist, um so geringer verändert sich
die Ausgangsspannung U2 . Es liegt eine Konstantspannung mit niederohmigem
Innenwiderstand vor.
Anwendung der Zenerdiode als Referenzspannung: Im folgenden Beispiel
wird die Zenerdiode als Referenzspannungsquelle verwendet (Bild 3.2-12). Die
stabilisierte Ausgangsspannung ist gleich der Zenerdiodenspannung im Durchbruchbetrieb
vermindert um die Basis-Emitterspannung des Transistors. Die Mindest-Eingangsspannung
muss so groß sein, dass der Transistor nicht in die
Sättigung geht.
A
U 2
I D
U D