Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dioden mit großem trr (Sperrerholzeit, reverse recovery time)


von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hallo!

Kennt jemand ne günstige Allerweltsdiode, die eine nennenswert größere 
trr als die 1N4006 bzw. 1N4007 hat? Semikron stellt einige Exoten her, 
fallen aber wegen der Kosten und Gehäuse flach. 1N4001 bis 5 sind 30% 
schneller.

Soll für einen PIN-Diodenumschalter benutzt werden, der allerdings nicht 
bei einigen 100MHz läuft, sondern unter 1MHz.

Nach einigen interessanten Stunden bin ich nun der Meinung, das es da 
nix gibt.


Gruß -
Abdul

von MaWin (Gast)


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KYY 29/155 (155kV, 290mA) hat 1ms

Manche alten dicken für Bahnstrom werden auch langsam sein.

trr steigt mit der Temperatur
http://www.youtube.com/watch?v=S1kpCaKzAAk

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Öhem ja. Es scheint heute nicht nur den Dioden warm zu sein.

15V Sperrspannung würden reichen, dafür ein platinenmontierbaren Gehäuse 
bitte bitte.


Gruß -
Abdul

von Matthias W. (fralla)


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Such nach low leakage Dioden, die haben meist hohe trr so 1-2µs. zb 
BAS170
Dick, alt und Bahnstrom ist sicher auch eine Idee.

MFG

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die 1N4006 und 7 haben je nach Quelle 3us bis 30us als Datenblattwert. 
Wobei das sowieso vom momentanen Strom abhängig ist und wie MaWin 
zeigte, auch drastisch von der Temperatur.

Die BAS170 laut Datenblatt 100ps. ES IST EINE SCHOTTKY-DIODE! 
Mißverständnis?


Gruß -
Abdul

von Bastelmax (Gast)


Angehängte Dateien:

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P600

von Kai Klaas (Gast)


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Hallo Bastelmax,

>P600

Hat auch nur 2,5µsec:

http://www.vishay.com/docs/88692/p600a.pdf


Ich habe hier einen ganz tollen Link passend zum Thema gefunden:

http://www.cliftonlaboratories.com/diode_turn-on_time.htm


Kai Klaas

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Bastelmax:
In welchen Datenblatt hast du für die P600 einen Wert für trr gefunden? 
Ich finde nix.
Oder meinst du Dioden im P600-Gehäuse? Gibts nämlich auch.

Eigentlich müßten auch Transistoren und Zenerdioden eine trr haben. 
Irgendwelche Werte habe ich aber bislang nie gesehen oder in Erinnerung.


Ich befürchte, die 1N4006/7 ist das Ende der Fahnenstange, was die 
ordinären kaufbaren Typen angeht.


Vielleicht wäre eine BPW34 o.ä. noch einsetzbar. Ist aber vom Strom her 
zu knapp (und zu teuer). Brauche ca. 1A Dauerstromfestigkeit.


Na mal warten.


Gruß -
Abdul

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Kai Klaas schrieb:
> Hallo Bastelmax,
>
>>P600
>
> Hat auch nur 2,5µsec:
>
> http://www.vishay.com/docs/88692/p600a.pdf
>

Danke. Hatte auch sowas im Gedächtnis, das die eher schnell ist. Ist 
aber Stand vor 20 Jahren.


>
> Ich habe hier einen ganz tollen Link passend zum Thema gefunden:
>
> http://www.cliftonlaboratories.com/diode_turn-on_time.htm
>

Zu spät. Kenne ich schon :-)

Danke.

- Abdul

von Peter R. (pnu)


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Schau mal nach den Datenblättern von HF-Schaltdioden, wie z.B. BA244, 
wie sie in TV-Tunern usw. eingesetzt werden/wurden. Von PIN-Dioden 
unterscheiden sie sich dadurch, dass in der Zwischenschicht kein so 
reines Si verwendet wird, also PSN- anstatt PIN- Struktur.
(s = schwach, gering dotiert  i = intrinsic, ganz frei von Dotierung)
Die Trägerlebensdauer ist nicht ganz so hoch wie bei PIN-Dioden, 
eventuell reichen diese Dioden bis 1 MHZ runter, aber gerade dort macht 
sich der Unterschied zwischen I- und S- Dotierung bemerkbar. PIN-Dioden 
reichen weiter in den tiefen Frequenzbereich als die PSN-Dioden 
(HF-Schaltdioden).

von Bastelmax (Gast)


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Sorry,
ich habe die P600 einfach mal so ins Spiel gebracht.
War der Meinung "die ist ne ganz langsame"...
Das die trr von 2,5us hat hab ich nicht auswendig gewußt.
Nochmal sorry...

Über diese PIN Dioden hab ich mal gelesen, der Effekt funktioniert nur 
bei hohen Frequenzen ab einigen MHz. Mit einem Gleichstrom der durch die 
Diode fließt, wird der Widerstand für HF gesteuert. Damit kann man also 
steuerbare Abschwächer bauen.

Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe willst du gar keinen 
Abschwächer sondern einen Diodenschalter für Frequenzen unter 1MHz 
bauen?
Ist mit normalen Kleinsignaldioden wie 1N4148 keine Sache. Ich erinnere 
mich das ich mal einen Analog-10-Kanalumschalter (SN7442 = 4-LINE BCD TO 
10-LINE DECIMAL DECODERS) als Oszilloskopvorsatz damit gebaut habe. 
Schaltplan habe ich nicht mehr.

von Ulrich (Gast)


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Wesenlich langsamer als etwa 50 µs wird man bei Silizium Dioden kaum 
finden, denn das ist etwa die Ladungsträgerlebensdauer in relativ reinem 
Silizium.
Relativ reines Silizium ohne extra zusätze für eine kurze LEbnsdauer 
könnte man finden in den oben schon angesprochenen Dioden mit kleinen 
Leckströmen, in Fotodioden, besonders den IR Empfindlichen.

Große Dioden sind da auch eher langsamer, damit sich der Strom besser 
verteilt. Bei der Spannung eher bei denen für hohe Spannung suchen, denn 
die sind weniger stark dotiert und dadurch eher langsamer.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Bastelmax schrieb:
> Sorry,
> ich habe die P600 einfach mal so ins Spiel gebracht.
> War der Meinung "die ist ne ganz langsame"...
> Das die trr von 2,5us hat hab ich nicht auswendig gewußt.
> Nochmal sorry...

Aber nur ausnahmsweise :)


>
> Über diese PIN Dioden hab ich mal gelesen, der Effekt funktioniert nur
> bei hohen Frequenzen ab einigen MHz. Mit einem Gleichstrom der durch die
> Diode fließt, wird der Widerstand für HF gesteuert. Damit kann man also
> steuerbare Abschwächer bauen.
>
> Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe willst du gar keinen
> Abschwächer sondern einen Diodenschalter für Frequenzen unter 1MHz
> bauen?

Ich wüßte nicht, wo der prinzipielle Unterschied zwischen beiden 
Funktionen sein soll. Zumindest aus Sicht der Diode.


> Ist mit normalen Kleinsignaldioden wie 1N4148 keine Sache. Ich erinnere
> mich das ich mal einen Analog-10-Kanalumschalter (SN7442 = 4-LINE BCD TO
> 10-LINE DECIMAL DECODERS) als Oszilloskopvorsatz damit gebaut habe.
> Schaltplan habe ich nicht mehr.

Habs gerade ausprobiert. Zumindest in LTspice funzt es besser mit der 
1N4006 und zwar erheblich besser (50%).


Gruß -
Abdul

von mhh (Gast)


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Blöde Idee: Z-Dioden > 15V (wegen Deiner geforderten Sperrspannung).
Sollten langsamer sein, musst Du aber selber testen. (gibt es ja auch 
für höhere Ströme)

von Matthias W. (fralla)


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Abdul K. schrieb:
> Die BAS170 laut Datenblatt 100ps. ES IST EINE SCHOTTKY-DIODE!
> Mißverständnis?

meinte BAV170

MFG

von Peter R. (pnu)


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Bei unter 1 MHz sollte man langsam an MOS-Schalter denken, da verlieren 
die PIN bzw PSN-Dioden die typische Eigenschaft, das HF-Signal nicht 
gleichzurichten, sondern für die HF vor allem als Ohmscher Widerstand zu 
wirken.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Matthias W. schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Die BAS170 laut Datenblatt 100ps. ES IST EINE SCHOTTKY-DIODE!
>> Mißverständnis?
>
> meinte BAV170
>

Laut Google auch nicht langsamer.


Gruß -
Abdul

von Matthias W. (fralla)


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Ich würde 1-2µs als langsam bezeichnen, beim Vergleich mit einer 
Schottky Diode.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Wir gingen von der 1N400x Familie aus und wollen langsamer werden.

Die letzten Stunden habe ich nebenbei gegoogelt und es scheint nichts 
günstiges zu geben.
Wenn der Preis egal ist, kann man welche für 10 Dollar aufwärts passend 
von Microsemi bekommen.


Gruß -
Abdul

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Mein abschließendes Ergebnis:
BAW84 BAW85 10us kein Datenblatt auffindbar.
BA244 ist zu schnell.

Mit einem Thyristor könnte es auch funzen. Blöd ist aber die große 
Restspannung.


Danke auch noch an Peter und Ulrich für die physikalischen Kommentare.


Gruß -
Abdul

von Ulrich (Gast)


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Wenn man sich die Empfindlichkeit im IR bereich ansieht, sollten man bei 
Fotodioden (z.B. BP104) bis etwa 50 µs kommen. Viel mehr wird mit 
Silizium kaum gehen. Dann doch lieber CMOS schalter.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Beim längeren gestrigen Googeln kamen als Maximalwert 80-90us raus. 
Darüber soll es einfach zu teuer in der Herstellung sein.

Dann las ich noch von einem Typ bei 1ms. Was für ein Material stand 
nicht dabei. Verwendet für VLF-Kommunikation.

Prinzipiell würde ich auch Ge oder GeAs oder was anderes nehmen. Schaut 
man sicher aber z.B. den Preis einer AA118 an, dann läßt man das Suchen 
schnell sein.


Habe ich dich richtig verstanden: Die maximale Wellenlänge gleich der 
Ladungsträgerzeit? Ja, da war mal was in der Richtung bei Fotodioden zu 
lesen. Lang ists her.


Scheinbar ist man so auf dem Holzweg. Schade.


Gruß -
Abdul

von Peter R. (pnu)


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>die maximale Wellenlänge gleich der Ladungsträgerzeit...

In diesem Satz ist anscheinend Einiges durcheinandergemischt. (...länge 
und ..zeit)

Es muss in der Aussage zur Trägerlebensdauer heißen: Wenn die 
Trägerlebensdauer länger ist als die Periodendauer des HF-Signals dann 
geht die Diodeneigenschaft verloren und das Verhalten "HF-Widerstand, 
durch Gleichstrom steuerbar" stellt sich ein.

PIN-Dioden sind dabei das technisch erreichbare Optimum in bezug auf 
Trägerlebensdauer.

Thyristoren und HV-Leistungsdioden erreichen zwar recht niedrige 
Widerstandwerte im Durchlasszustand, haben aber eine so hohe Kapazität 
im Sperrzustand, dass sie als HF-Schalter nicht geeignet sind.

Dioden mit PIN- oder PSN- Aufbau haben eine besonders breite 
Sperrschicht und deshalb ein besonders gutes Verhältnis zwischen 
Kapazität im Sperrzustand und Durchlasswiderstand. PSN-Aufbau haben die 
sogenannten HF-Schaltdioden und auch die Gleichrichterdioden vom Typ 
1N400X.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Danke für deinen Beirag. Allerdings meinte ich es so, wie ich schrieb. 
Les dir mal die einschlägige Literatur zu Fotodioden durch. EEG sollte 
da passende Artikel haben.
Es geht um die Maximierung einerseits der Wahrscheinlichkeit, das ein 
Photon spontan in der Einfangzone der Fotodiode aktiv wird, andererseits 
der sich ergebende Ladungsträger dann aber auch den 
Kontaktierungsbereich der Diode erreicht. Beides muß passen.
Ich glaube bei der Beschreibung der EEG Single-Pulse Fotodioden ist es 
sehr genau beschrieben.

Könnte sein, das bei Dioden oft der PSN-Aufbau vereinfacht als 
PIN-Aufbau beschrieben wird.


Gruß -
Abdul

von Der Hulk (Gast)


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>Prinzipiell würde ich auch Ge oder GeAs oder was anderes nehmen. Schaut
>man sicher aber z.B. den Preis einer AA118 an, dann läßt man das Suchen
>schnell sein.

AA118 kostet bei Angelika 0,44€ / So what?

von Vertreter (Gast)


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> eine nennenswert größere trr als die 1N4006 bzw. 1N4007

Ladungslebensdauer einer BAR 12-5 sind 6uSekunden.
Aber wo keine Filter da keine lahmen Dioden, so ein Pech.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die AA118 ist zu schwach was den Strom angeht. Wo hast du ein Datenblatt 
mit trr für diese Diode gesehen?

Die BAR12-5 finde ich überhaupt nicht.


Gruß -
Abdul

von Ulrich (Gast)


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Damit eine Fotodiode auf Langwellige Strahlung reagiert, sollte die 
Ladungsträgerlebensdauer lang sein.  Je länger die Wellenlänge, desto 
weiter dringt das Licht ein. Damit die Elektronen noch genug zeit haben 
um zum PN Übergang zu diffundieren braucht man eine lange 
Ladungsträgerlebensdauer. Von daher gibt es einen Zusammenhang zwischen 
Empfindlichkeit bei großen Wellenlängen und der 
Ladungsträgerlebensdauer. Früher hat man die Ladungsträgerlebendauer 
auch schon mal über die Wellenlängenabhängigkeit der Empfindlichkeit 
bestimmt.  Es gibt aber auch noch ein paar andere Effekte die da mit 
reinspielen (verspiegelte Rückseite, Punkt-kontakte, Entspiegelung).

Ein anderer Grund, wieso für Fotodioden Material mit langer 
Ladungsträgerlebensdauer bevorzugt wird, ist dass mit langer Lebensdauer 
auch der Dunkelstrom und damit das Rauschen sinkt.

Die rund 80 µs als mximalwert für Silizum klingen plausibel. Die Längste 
Zeit, die ich gemessen habe waren 50-60µs für eine kleine, wirklich gute 
Solarzelle (Labormuster, ca. 22% Wirkungsgrad).

Einfache Fotodioden wie die BP104 sind mit unter 1 EUR noch 
erschwinglich. Und auch nicht so groß das man die nicht mehr vernünftig 
auf einer Platine unterbringen kann.


GaAs wird als direkter Halbleiter kaum lange Lebensdauern geben können.

Die Alternative wären Natürlich FETs als Schalter.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Für meine Anwendung habe ich diese Idee eh schon längst ad akta gelegt.

Bei den Fotodioden findet man leider keine Werte für trr oder max. 
Strom. Aus den Datenblattwerten sehe ich auch keinen Weg diese Werte 
indirekt abzuschätzen. Bis auf die Sache mit Wellenläge proportional 
Ladungsträgerlebensdauer.

Wie sieht das bei anderen Halbleitern aus? Mir fallen da ein:
1. Kupferoxydul
2. Peltierelemente


Rein aus akademischer Neugier und vielleicht braucht jemand diesen 
Thread mal für was anderes in diese Richtung.


Gruß -
Abdul

von Ulrich (Gast)


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Da ist keine direkte Porportionalität zwischen Lebensdauer und 
Wellenlänge. Auch wenn die Langwellige Grenze von der Lebensdauer 
abhängt. Wenn schon müßte man den Zusammenhang zur Eindringtiefe der 
Strahlung sehen. Einen maximalen Strom findet man gelegentlich bei 
Fotodioden, aber eher selten, ist alt nicht die typische Anwendung. 
Begrenzend ist da ja die Erwärmung und der Bonddraht. Bis etwa 10 mA 
sollte man entsprechend bei den nicht extra kleinen Typen recht sicher 
gehen können, wahrscheinlich auch noch etwas weiter.

Die Halbleiter in Petierllementen sind extrem stark dotiert, die 
Ladungsträgerlebensdauern entsprechend eher klein. Auch hat man hier gar 
keine Diodenfunktion oder ähnliches.

Ein große Messung von Trr bzw. der Ladungsträgerlebensdauer, was sehr 
ähnlich ist, ist ja auch nicht so schwer.

von Kai Klaas (Gast)


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Hallo Abdul,

da fällt mir gerade noch etwas ein. In einer Application Note habe ich 
mal gelesen, daß unidirektionale Transzorbs zwar eine unheimlich 
schnelle "forward recovery time" aufweisen, aber eine lausige "reverse 
recovery time".

Leider sind viele dieser alten Application Notes nicht mehr zu finden, 
nachdem Vishay die entsprechenden Firmen aufgekauft hat und SGS-Thomson 
einen auf "Global Player" macht.

Kai Klaas

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hallo Kai -

Wenn das intern Thyristoren sind, dann kann ich mir das vorstellen. Hm, 
vielleicht mal LTspice mit einem diskret aufgebauten Thyristor aus zwei 
Transistoren anwerfen... Weiß nicht, ob die SPICE-Modelle hinreichend 
nah an der Physik laufen.

Und dann ist die Frage, was da unter 'lausig' gemeint ist. Ist ja 
relativ.


Gruß -
Abdul

von Kai Klaas (Gast)


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Hallo Abdul,

>Und dann ist die Frage, was da unter 'lausig' gemeint ist. Ist ja
>relativ.

Ich glaube, ich habe diese Application Note gefunden:

http://bepmel.likes.org/Dossiers_techniques/Alarme_Sintony_EP1_2002/CD_ELEVE/Alarmes/images/Docs-constructeurs/Diodes/N-A-Transil.pdf

Kai Klaas

von Kai Klaas (Gast)


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Hallo Abdul,

hier noch ein anderer Link. Bis zu 3msec für TVS über 100V:

http://application-notes.digchip.com/002/2-3233.pdf

Kai Klaas

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hallo Kai -

Interessant! Über die erste App Note bin ich schonmal gestolpert - aber 
wohl in anderem Zusammenhang.

Nun habe ich mal per Google nach Transils quergelesen, aber keine 
langsamen trr Angaben gefunden.

Auch scheint mir dann das Modell der Zenerdioden in LTspice 
grundsätzlich unzureichend, da dort keine trr Angaben vorhanden sind.

Bei ähnlichen Bauelementen fand ich auch keine Angaben. Claire, 
littlefoot, STM abgeklappert.

Hast du irgendwo nähere Angaben gesehen?


Gruß -
Abdul

von Kai Klaas (Gast)


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Hallo Abdul,

>Hast du irgendwo nähere Angaben gesehen?

Nein, leider nicht. Wahrscheinlich hat man Angst davor, eine langsame 
"reverse recovery time" zu veröffentlichen, wenn man das Teil als 
"ultraschnell begrenzend" verkaufen möchte, obwohl das eine ja mit dem 
anderen nichts zu tun hat.

Kai Klaas

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Nachtrag: Die Zenerdioden-Modelle von ROHM enthalten teils trr Angaben. 
Alle viel schneller als 1N4007. Außer der hier mit 7us:
http://www.rohm.com/products/spice/rec/lib/rr264m-400.lib


Gruß -
Abdul

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Kai Klaas schrieb:
> Hallo Abdul,
>
>>Hast du irgendwo nähere Angaben gesehen?
>
> Nein, leider nicht. Wahrscheinlich hat man Angst davor, eine langsame
> "reverse recovery time" zu veröffentlichen, wenn man das Teil als
> "ultraschnell begrenzend" verkaufen möchte, obwohl das eine ja mit dem
> anderen nichts zu tun hat.
>

Das sehe ich mittlerweile auch so. Daß das Bauelement künstlich 'an' 
bleibt auch nach dem eigentlichen Transienten, macht sich bei der 
Betrachtung der Verlustleistung je nach Vorschaltung hin zum Generator, 
unter Umständen, auch nicht sonderlich heilvoll.

Man lernt nicht aus!


Nachtrag:
Die Rohm-Diode ist 400V/1A:
http://www.rohm.com/products/discrete/diode/rectifier/rr264m-400/


Gruß -
Abdul

von Arno H. (arno_h)


Angehängte Dateien:

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Ich biete 10µs: SKEa1 von Semikron. Leider gibts weder bei Semikron noch 
bei Diotec, die die Kleindioden von Semikron übernommen haben, 
vernünftige Datenblätter aktueller Dioden. Spice-Modelle ebenfalls 
Fehlanzeige.

Arno

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