Bauteilkunde: Die Diode. Frage zur Dimensionierung

    Bauteilkunde: Die Diode. Frage zur Dimensionierung

    Wie dimensioniere ich eine Diode (keine LED!), die einen bestimmten Strom (inkl. Toleranz) blockieren soll?
    Beispielsweise 200mA an 12V.

    Oder andersherum gefragt: Ich habe eine Diode mit den Werten 1A/50V.
    Sind diese Angaben Höchstwerte für die Belastbarkeit oder
    bezeichnen sie Nennstrom und -spannung, bei der sie am wirkungsvollsten sperrt? :?:

    Und kann mir hierbei jemand den speziellen Vorteil der Schottky-Diode erklären??
    LED - Haben wir hier doch gleich gesagt! :whistling:
    Was wird das denn? :rolleyes:

    Die Angaben sind die zulässigen Höchstwerte.

    Also max. 1A Strom in Durchlassrichtung, max. zulässige Betriebs, und wahrscheinlich auch Sperrspannung sind 50V

    Spezieller Vorteil von Schottky-Dioden ist die sehr hohe mögliche Betriebsfrequenz, welche diese Diode auch oft als Schutzdiode bei induktiven Lasten (Freilaufdiode) einsetzbar macht.

    Des Weiteren ist ein Spannungsabfall von nur ca. 0,4V eher gering im Vergleich zu "normalen" Silizium-Dioden, welche bei 0,7V liegen.

    Weitere Spezialität ist der sog. Ohmsche Kontakt

    Ok ?
    Ja, fast.
    Jetzt brauchen wir noch die Berechnung für die korrekte Dimensionierung, mit dem Ziel der Sperrung, also des maximalen möglichen Widerstands.
    Wie finde ich die richtige Diode, die zB 200mA bei 12V sperrt???
    LED - Haben wir hier doch gleich gesagt! :whistling:
    wie ist das denn gemeint mit "200 mA sperren"... ?(

    wenn Du an eine Diode eine Spannung "verkehrt rum" (Plus an Kathode, Minus an Anode) anlegst, dann sperrt die einfach, da fliesst gar kein Strom mehr durch (bis auf einen sehr geringen, i.A. vernachlässigbaren Leckstrom). Da gibt's kein mehr oder weniger "wirkungsvoll sperren", zu ist zu, ;) also Widerstand nahe "unendlich", egal bei welcher Diode...

    Es ist also für den Fall völlig unerheblich, welcher Strom fließen *würde*, wenn die Diode nicht drin wäre, die macht einfach "zu", ist wie ne Unterbrechung

    Sie muss halt nur die Spannung aushalten, die an ihr *anliegt*, sonst macht sie trotzdem auf (aber nur einmal kurz :D) - aber das ist hier ja der Fall, sie hält 50 Volt aus, Du hast nur 12...

    und in der "richtigen" Richtung sollen dann 200 mA fließen, wenn ich das richtig verstehe...? - dann geht diese Diode auch, sollen ja nur 200 mA durch und sie hält 1 A aus - dabei fallen dann eben wie erwähnt an der Diode 0,7 Volt bzw. 0,4 Volt ab, je nachdem ob Silizium oder Schottky... und daher sind die 50 Volt auch die zulässige Sperrspannung, in der anderen Richtung können ja keine 50 Volt dran abfallen/anliegen... ;)

    Poste doch mal die Schaltung wo die Diode rein soll, dann kann man das ggfs. noch besser erklären...
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    Hallo,

    @Pesi: der "vernachlässigbare" Sperrstrom ist bei vielen Schottky Dioden aber nicht wirklich vernachlässigbar und kann bis in den mA Bereich gehen. Siliziumdioden sind vom Sperrstrom her wesentlich besser, allerdings wie vorher schon gesagt, der Nachteil der höheren Durchlassverluste und der "langsameren" Sperrung bei dynamischen Vorgängen. Wichtig für die Dimensionierung einer Diode ist auch wie die dynamischen Betriebsparameter sind wie zB.: Frequenz, Rippelstrom, maximal zulässiger Rückwärtsstrom, etc.

    greets

    Fasti
    Fasti, daher auch:

    Pesi schrieb:

    Poste doch mal die Schaltung wo die Diode rein soll, dann kann man das ggfs. noch besser erklären...
    ohne zu wissen, wofür der Romiman nun genau hier ne Diode braucht, ist das alles Rätselraten... ;)

    Lampi: ja, schon seltsam - hat jetzt weniger was mit Moderator zu tun, aber die Frage hört sich so an, als ob er wissen will, ob diese Diode für seinen Zweck passt, im Titel steht dann "Bauteilkunde"... 8o - also normal mache ich doch nen Thread mit so nem Titel nur dann auf, wenn ich darin was erklären will und nicht erst mal Fragen stelle... ?(
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    Kein Rätselraten

    Diese Frage stelle ich in 1. Linie nicht als Mod., sondern weil ich meine bescheidenen Elektronikkentnisse erweitern will, und sämtliche entsprechenden Seiten (Wiki...) es mir bisher nicht einleuchtend genug erklären konnten.
    Mit "Bauteilkunde" kommt dann aber eben doch wieder der Mod. zum Durchschein, der hier abrufbares Wissen sammeln möchte. Wenn jemand nun "Diode dimensionieren" sucht, sollte er hier fündig werden können...

    @Pesi, Deine Antwort ist schonmal sehr einleuchtend! :thumbup:

    Mit dieser 1A/50V-Schottky-Diode hatte ich mal in einer gemischten Schaltung (30 LEDs an 12V) experimentiert, und dabei festgestellt, daß sie auch in Sperrrichtung noch soviel mA durchläßt, daß die LEDs sichtbar leuchten (also mehr als nur glimmen). Idealerweise hätte ich da gern eine Diode gehabt, die NIX (im Sinne von so wenig, daß nichts mehr leuchtet) durchläßt!

    Bleibt also als Fazit:
    Eine wirksame Diode dimensioniert man so, daß die/der zu erwartende Spannung/ Strom irgendwo zwischen 30 und 90% der Nennwerte der Diode liegen.
    Die Schottky-Diode verlangt weniger Drop, läßt in Sperrichtung mehr mA durch und reagiert schneller als Silizium-Diode.
    Richtig?
    LED - Haben wir hier doch gleich gesagt! :whistling:
    Hallo,

    jop kann man so sagen.
    Wichtig ist noch zu wissen: Mit steigendem Strom durch die Diode steigt die Durchlassspannung, mit steigender Temperatur sinkt sie. Das kann für verschiedene Anwendungen durchaus wichtig sein.
    Für Schaltregler und andere schnell schaltende Anwendungen gibt es noch Parameter wie die Reverse Recovery Time trr, welche wichtig ist, da sie auch massgeblich die Effizienz beeinflussen. Die trr ist die Zeit die vergeht, bis die umgepolte Diode tatsächlich sperrt. Auch kann durch die Kapazität der pn-Schicht bzw. bei Schottky der p- bzw. n- Metallübergang der Reversestrom höher ausfallen als gewünscht oder es werden schnelle Signale verzerrt.

    Grüße

    Fasti
    Eigentlich wurde bereits fast alles beschrieben...

    Wichtig sind meist

    Uf: Vorwärtsspannung

    Ur: Rückwärtsspannung

    If: Vorwärtsstrom

    Ir: Sperrstrom

    Uf ist wie gesagt Strom und Temperaturabhängig. Darum kann man z.B. zur Stabilisierung einer Transistorschaltung eine Diode von der Basis nach Masse schalten. Diese soll dann die intern in der BE Diode entstehenden Veränderungen durch Temperatur ect., kompensieren. (Arbeitspunkt)

    Wenn Du eine normale SI Diode nimmst für Deine Schaltung, dann sollte das schon gehen. Muss mal schauen, ich glaube ich habe irgendwo mal für mein FH Studium eine Zusammenfassung über verschiedene Dioden gemacht. Werde schauen und wenn ich es finde, posten

    Gruss
    Gegen dieses Spielzeug ist jedes andere Spielzeug, Spielzeug --> reflectionracing.ch/

    Projekte:
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    Moin,

    reflection schrieb:

    Na super, ich kann das Ding nicht hochladen, egal wie ich es mache, das bringe ich nie auf 100kb
    Probiers mal hiermit: abload.de/
    Schnell und unkompliziert

    Lg,

    EDIT: Ups, habe das wohl nur auf Bilder beschrängt. Sry
    Ist das ein PDF...? - Hast Du Acrobat, dann kannst Du ja mehrere Einzel-Seiten draus machen...? - oder Du schickst es mir (erst mal ne PN wegen Email-Adresse), dann kann ich das machen, allerdings nur Acrobat 4.0...
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    Da es sich in letzter Zeit häuft: Ich beantworte keine PNs mit Fragen, die sich auch im Forum beantworten lassen!
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    Zenerdiode

    OK, weiter gehts. Kommen wir zur Zenerdiode.
    Wiki versuchts die Funktion u.a. mit diesem Bild zu beschreiben:



    Meine Fragen:
    Wie dimensioniere ich diesen Widerstand R ??? (2. Bild) (Anhand von Betriebsspannung und zu erwartendem Strom)
    Was passiert mit der "abgeschnittenen" Spannung (4. Bild). Verpufft sie in Form von Wärme im Widerstand oder der Diode?
    LED - Haben wir hier doch gleich gesagt! :whistling:
    Bei der Zenerdiode muss man beachten, dass sie zwei wichtige Parameter besitzt, welche massgeblich für die korrekte Funktion sind: Die maximale Verlustleistung (Produkt aus Zenerspannung und Strom durch die Diode) und dem minimalem Strom, bei der die Diode ihren Spannungsknick hat.
    Zenerdioden werden immer in Sperrrichtung betrieben, da man bei diesen die Durchbruchspannung nutzt. In Durchlassrichtung verhält sich eine Zenerdiode genauso wie eine normale Diode mit etwa 0,7V Vorwärtsspannung.
    Wird der minimale Strom durch die Diode in Sperrichtung unterschritten, so wird die Spannung hier nicht stabilisiert, sondern kann auch Werte weit unterhalb der eigentlichen Zenerspannung annehmen.
    Somit muss die Zenerdiode immer mit einer Mindestlast versehen werden um korrekt zu funktionieren.
    In der anderen Richtung wird der Strom insofern interessant, dassbei zu hohem Strom die Diode den thermischen Tod stirbt, weshalb zu dessen Begrenzung ein Widerstand davor geschaltet werden muss, wobei der Widerstand in Serie zur Last und die Diode parallel zur Last geschaltet wird.
    Dieser muss so dimensioniert werden, dass bei der größten zu erwarteten Spannung der maximale Strom durch die Diode nicht überschritten wird.
    Die Kunst liegt jetzt daran zu wissen welchen Strom die Last benötigt. Dieser addiert sich nämlich zu dem Strom welcher durch die Zenerdiode fliesst, weshalb die Dimensionierung so ausschaut:

    Maximale Spannung am Eingang, minimale Last am Ausgang ist extremfall Nummer eins, daraus bekommt man den minimalen Widerstandswert unter Berücksichtigung des maximalen Diodenstromes. Minimale Eingangsspannung und maximaler Laststrom ergibt mit dem minimalen Diodenstrom den minimalen Widerstandswert bis zu dem die SChaltung noch funktioniert. Der gewählte Wert sollte also zwischen diesen beiden Werten liegen.

    Dazu sei noch anzufügen, dass die Temperatur für so eine Schaltung sehr wichtig ist, vor allem wenn man sie an deren Grenzwerten betreibt, ansonsten kann die DIode schnell sterben.
    Auch ist die Spannungsstabilisierung eigentlich nicht so toll, da die Kennlinie nicht senkrecht ist sondern leicht geneigt und auch in der Horizontalen durch die Temperatur verschoben wird.
    Besser als reine Zenerdioden sind sogenannte Shuntregulatoren, welche im Prinzip genauso verschaltet werden wie die Zenerdiodem (auch mit Vorwiderstand) aber folgende Vorteile bieten: 1. Sie arbeiten meist schon ab 70uA, eine Zener erst ab 1mA. 2. Die Temperaturstabilität ist höher. 3. Die Spannungsstabilität ist viel größer, da die Kennlinie viel steiler ist.
    Nachteil: meist teurer.

    PS: Die überschüssige Spannung verbraten Diode UND Widerstand, wegen P=U*I und U=R*I gilt.

    [Hab der Lesbarkeit zuliebe mal Absätze reingemacht. / R.]

    Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „Romiman“ ()

    So, echt absolut mühsam das pdf erstellen. Ich konnte die letzten Seiten welche eine Übersicht zeigen nicht hochladen. Das sind scans und die werden so oder so über 100k, da kann ich drehen und komprimieren wie ich will. Wäre toll wenn es für solche Fälle eine andere Alternative im Forum geben würde. Musste jetzt jedes Mal von einzelnen Seiten pdf Files erstellen und dann noch schauen ob sie über 100k sind...

    Naja, hier nun einmal eine Übersicht:

    WICHTIG: ES WIRD KEINE HAFTUNG FÜR DIE RICHTIGKEIT SOWIE DEN INHALT DER DOKUMENTE SOWIE SCHÄDEN DIE AN GERÄTEN ODER PERSONEN ENTSTEHEN ÜBERNOMMEN!!! :rolleyes:

    Formelsammlung_Schaltungstechnik_1.pdf

    Formelsammlung_Schaltungstechnik_2.pdf

    Formelsammlung_Schaltungstechnik_3.pdf

    Formelsammlung_Schaltungstechnik_4.pdf

    Formelsammlung_Schaltungstechnik_5.pdf

    Formelsammlung_Schaltungstechnik_6.pdf

    Hoffe es nützt Euch etwas!

    Grüsse aus der kalten CH

    reflection
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    Noch ein Nachtrag zu Schottky-Dioden: Wenn sie heiß werden, steigt der Sperrstrom auch sehr stark an. Wenn man also z.B. gerade eine Leistung-Schottky-Diode verlötet hat und nachmessen möchte, ob sie es überlebt hat, wird man sich erstmal wundern, dass sie in beide Richtungen sehr gut leitet. Wenn sie abkühlt, gibt sich das wieder. Benutzt man Schottky-Dioden als Freilaufdioden, und werden sie stark belastet, so dass sie heiß werden, kann das zu einem thermischen Runaway kommen, was zu einem Kurzschluss und der Zerstörung der Dioden führt (alles schon erlebt... :whistling: ).
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