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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Diodenkennline Widerstandsgerade


Autor: Maik (Gast)
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Hi und hallo alle zusammen,

ein Newbie braucht einmal Hilfe. Ich stehe irgendwie auf der Leitung.

Ich brüte gerade über ein paar Aufgaben und Büchern, gezwungenermaßen ;)

Ich habe eine einfache Schaltung aus einer Spannungsquelle und zwei 
Dioden, welche parallel geschaltet sind. Die Dioden werden über einen 
1kOhm Vorwiderstand an die Quelle mit 5V angeschlossen. Aufgabe ist es 
nun zum ersten die Diodenkennlinie zu zeichnen....Das ist kein Problem; 
IU-Diagramm die bekannte Kennlinie eben. In dieses Diagramm soll ich nun 
den Arbeitspunkt und die Widerstandsgerade eintragen.

Nun weiß ich nicht, wie ich das anstellen soll. Hier mal ein Versuch, 
wie ich es machen würde. Ich nehme den Widerstand 1kOhm. Die Steigung 
der Widerstandsgerade im Diagramm wäre dann m= -1/R. Nun braucht man ja 
noch noch mindestens einen Punkt im Diagramm. Dieser Punkt wäre die 
Spannungsversorgung von 5V. Im Diagramm ist die Spannung auf der X-Achse 
aufgetragen. Da geht man nun zu 5V. Dort beginnt die Gerade und steigt 
mit der Steigung -1/R an, bis sie die Y-Achse irgendwo schneidet. An der 
Stelle, wo dann die Diodenkennlinie geschnitten wird, liegt der 
Arbeitspunkt der Dioden.

So würde ich das sehen und machen...Stimmt das?

Beste Grüße
Maik

Autor: Thomas (Gast)
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Hört sich nicht unsinnvoll an.

Du solltest evtl. noch deutlicher machen, ob die 2 Dioden direkt 
parallel geschlossen sind und durch EINEN Widerstand an der 
Spannungsquelle hängen, oder ob jede Diode ihren eigenen bekommt.

Ist der Fall 1 interessant, müsste man sich nochmal Gedanken machen über 
die Auswirkung der Parallelschaltung der Dioden, auf die Kennlinie der 
Diodenzusammenschaltung.

Die eingezeichnete Widerstandsgerade passt jedenfalls schon, nach Deinem 
Vorgehen.

Autor: Maik (Gast)
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Hallo,

laut Aufgabe sind die beide Dioden Parallel und haben einen gemeinsamen 
Vorwiderstand. Ändert sich denn da was? Die Spannung, die an den Dioden 
abfällt, ist die gleich, wie bei einer Diode. Da einzige was eventuell 
größer werden kann ist der strom, den man durch die Schaltung schicken 
könnte, da sich dieser ja auf die 2 Dioden aufteilen kann. Mhh, dann 
stimmt der durch die Widerstandgerade wie oben beschriebene Arbeitspunkt 
ja nicht, da der im Diagramm ermittelte Strom ja der Gesamtstrom ist, 
der fließen würde, wenn eine Diode da ist. Der Strom müsste dan Halb so 
groß sein oder werde ich da nun was total durcheinander?

Autor: Hannes Jaeger (pnuebergang)
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Sind die Dioden wirklich parallel geschaltet, nicht etwa antiparallel?

> laut Aufgabe sind die beide Dioden Parallel und haben einen gemeinsamen
> Vorwiderstand. Ändert sich denn da was?

Ja, es ändert sich was durch die Parallelschaltung der Dioden. Bei der 
einfachen Berechnung der parallel geschalteten Dioden muss man eine 
Annahme mache, die so in der Realität nicht gilt. Allerdings zerfällt 
die Schaltung damit in Teile, die man jeweils in trivialer Weise 
bestimmen kann.

Zur Arbeitspunkt-Gerade: Die hängt nicht von der Diode ab. Man macht 
zwei Betrachtungen:

1. Diode völlig durchgeschaltet: Spannung an der Diode damit 0 V, Strom 
durch die Diode nur durch Vorwiderstand bestimmt.

2. Diode völlig gesperrt: Spannung an der Diode die Betriebsspannung. 
Strom durch die Diode: 0 A

Autor: Thorsten (Gast)
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Du kennst die U-I-Kennlinie jeweils einer Diode und die des Widerstands.

1) Wenn du nun zwei Dioden parallel schaltest, dann addieren sich die 
Ströme. Graphisch bedeutet dieses einfach nur, dass du die Ströme für 
jeden Punkt der Kennlinie addierst. Die Kennlinie für zwei 
parallelgeschaltete Dioden verschiebt sich also nach oben.

2) Ein vorgeschalteter Widerstand verringert die Spannung an den Dioden. 
Um den gleichen Strom durch die Dioden zu bekommen wie beim Fall ohne 
Widerstand, müsstest du ja mehr Spannung an die gesamte Schaltung 
anlegen. Graphisch bedeutet dieses einfach, dass du die 
Widerstandskennlinie und die Kennlinie deiner beiden Dioden nur 
spannungsmäßig addieren musst.

3) Die Gesamtkennlinie zeigt dir dann an, welcher Strom bei welcher 
angelegten Spannung fließt.

Zusammenfassend kann man sagen:
- Parallelschaltung heißt graphisch die Ströme zu addieren.
- Reihenschaltung heißt grapisch die Spannungen zu addieren.

Autor: Maik (Gast)
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Hallo,

ich habe das ganze mal beispielhaft erst einmal für eine Diode gemacht, 
um mal langsam anzufangen (siehe Grafik). Eine Diode in Reihe mit einem 
100 Ohm Widerstand an 3V.

Stimmt das erst einmal soweit?


Beste Grüße
Maik

Autor: Maik (Gast)
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Klar, wie immer, Anhang vergessen *Ditsch

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Stimmt das erst einmal soweit?

Ja.

Autor: Gast (Gast)
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Ja, so sieht das aus. Je größer der Widerstand wird, desto flacher wird 
die Widerstandsgerade (die Kombination aus der 3 V-Spannungsquelle und 
dem Widerstand R nimmt dann immer mehr den Charakter einer STROMquelle 
an, mit 3 V/R als Quellenstrom). Der Schnittpunkt der Graphen ist der 
Arbeitspunkt.  An ihm kannst Du den Diodenstrom und die Diodenspannung 
ablesen, d. h. der Strom, der unter den gegebenen Bedingungen durch die 
Diode fließt und die Spannung, die an ihr abfällt.

Autor: Maik (Gast)
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Also fließt im leitenden Zustand ein Strom von ca. 23mA durch den 
Widerstand und die Diode.

Wenn ich nun zwei Dioden parallel schalte, teilt sich der Strom 
idealerweise auf beide Dioden gleich auf. So würden durch den Widerstand 
23mA und durch jede Diode ca. 11,5mA.

Aber ich verstehe noch nicht ganz, wie sich das dann in dem Diagramm 
niederschlägt.

Autor: Gast (Gast)
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Die Parallelschaltung der beiden Dioden kannst Du als EIN Bauteil 
betrachten. Wie jedes Bauteil hat auch dieses eine Kennlinie. Um diese 
Kennlinie zu erhalten, musst Du die Kennlinie einer Diode nehmen und sie 
mit 2 multiplizieren (Streckung in I-Richtung um Faktor 2).  Bei n 
parallelgeschalteten Dioden wäre der Faktor n.

Autor: Maik (Gast)
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Ah so, also wenn ich das ganze nun einmal ohne Werte in ein Diagramm 
eintragen würde, würde sich nix ändern!?

Wenn ich das ganze nun für eine zweie Diode nehme, müsste ich den 
Graphen so lassen und nur die Y-Achse in positiver Richtung um den 
Faktor 2 strecken. Dann würde je weiter ich die Achse ziehe der Strom 
der Diode immer kleiner werden. Um den faktor 2 gestreckt, müsste das 
dann so aussehen, wie in der angehängten Grafik, wenn ich das dann 
richig verstanden habe.

Autor: Gast (Gast)
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>und nur die Y-Achse in positiver Richtung um den Faktor 2 strecken.

Niemals Achsen strecken, nur Graphen. Achse strecken ist 
missverständlich, weil niemand weiß, was dabei mit den Graphen passieren 
soll (mitgestreckt oder nicht?).  Bei der Manipulation eines Graphen ist 
dagegen stets klar, was los ist: dieser eine Graph ändert sich so und 
so, alle anderen bleiben unangetastet.

Autor: Maik (Gast)
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Also die Sache bleibt die gleiche, man sagt nur Graphen strecken und 
nicht Achse!? Mhh, für mich ist Achse eigenlich einleuchtender, weil ich 
ja wirklich nur die eine Achse Strecke und der Rest bleibt gleich, aber 
nun gut, werde ich mir merken.

Vielen Dank.

Autor: Maik (Gast)
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Vielleicht doch noch eins, wenn wir gerade dabei sind. Wenn ich zwei 
Dioden oder mehr in Reihe Schalten würde, müsste ich den Graph in 
Richtung U strecken (also die "X-Achse"). Richtig!?

Autor: Gast (Gast)
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>Wenn ich zwei
>Dioden oder mehr in Reihe Schalten würde, müsste ich den Graph in
>Richtung U strecken (also die "X-Achse"). Richtig!?

Genau, bei n Dioden in Reihe müsstest Du den Graph in U-Achsen-Richtung 
um den Faktor n strecken.  Und bei n parallelgeschalteten Strängen von 
je n Dioden in Reihe müsste er sowohl in I-Richtung als auch in 
U-Richtung um n gestreckt werden.

(Ich glaube, Du hast auch nie wirklich Achsen strecken wollen, sondern 
meintest stets nur den Graph.)

Autor: Matthias Ohle (Gast)
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Also ich kam durch Zufall auf diese Seite, da ich eine 
Widerstandskennlinie einer Diode haben wollte (für ein Formelblatt).
Mir ist hier nur aufgefallen auf der oben führenden Kennlinie das der 
Strom I, nicht wie auf der Kennlinie 15mA betragt, sondern 30mA. Wie 
vermutlich alle wissen resultiert der Strom I aus R/U. Bei 3V Spannung 
und einem Widerstand von 100Ohm ist ein Strom von 30mA schon logisch. 
Daher vermute ich mal oder behaupte wohl eher das die Kennlinie oben von 
einem Widerstand von 200Ohm ist.

Sollte ich mich irren wäre es nett wenn man mir erklären könnte wieso.

Gruß,
euer Matze.

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