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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Zu ZenerDioden


Autor: Reinhart Kampmann (Firma: Kampmann) (dsf_s)
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Ich habe mich gerade über Zenerdioden informiert.

Wenn U_Eingang >= U_Zener ist, wird ja quasi ein Kurzschluß hergestellt. 
Damit bricht die Spannung zusammen. Ist das nicht schädlich für die 
Spannungsquelle? Ich meine, sicher, so bleibt die Spannung auf max. 
U_Zener, aber immer wenn die Spannung zu hoch wird, wird das System 
kurzgeschlossen. Ob das so gut ist...

Autor: Philipp (Gast)
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Deswegen muss der Strom durch die Diode Begrenzt werden.

Autor: Andreas K. (derandi)
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In der Regel wird dann auch die Z-Diode zuerst zusammenklappen, die 
packen selten mehr als 0,5-1,5 Watt...

Autor: Reinhart Kampmann (Firma: Kampmann) (dsf_s)
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Ist die Z-Diode dann eher als Sicherung denn als Spannungsstabilisator 
gedacht?

Autor: TrippleX (Gast)
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Deine Überlegungen sind schon richtig, aber eine Z-Diode wird
mit einen Vorwiderstand betrieben damit der Strom nicht
zu groß wird und die Z-Diode zerstört.

Im Normalfall sind Z-Dioden zur Spannungsstabilisierung gedacht.

Autor: Peter Roth (gelb)
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Dsf S. schrieb:

> Wenn U_Eingang >= U_Zener ist, wird ja quasi ein Kurzschluß hergestellt.
> Damit bricht die Spannung zusammen.

das ist nicht ganz richtig: die Spannung bleibt auf U_Zener stehen, 
dafür beginnt Strom zu fließen.
Ein Kurzschluss würde bedeuten, dass die Spannung auf nahehzu null geht, 
was hier nicht der Fall ist.

> Ist das nicht schädlich für die Spannungsquelle? Ich meine, sicher, so
> bleibt die Spannung auf max. U_Zener, aber immer wenn die Spannung
> zu hoch wird, wird das System kurzgeschlossen.

Kurzschluss: siehe oben.
Die Spannungsquellen sind meistens strombegrenzt. Wenn z.B. die 
Begrenzung eines Labornetzteils auf einige 10mA eingestellt ist, bleibt 
die Spannung einfach auf U_Zener stehen und es passiert nichts weiter.

Manchmal werden Zenderdioden als Überspannungsschutz am Netzteilausgang 
eingesetzt: Wenn das Netzteil durch einen Fehler zuviel Spannung 
ausgeben will, begrenzen die Dioden. Da sie dabei überlastet werden, 
sterben sie. Zum Glück erzeugen sie dabei normalerweise einen 
Kurzschluss, so dass keine zu hohe Spannung am Ausgang des Netzteils 
entstehen kann.

Grüße, Peter

Autor: Reinhart Kampmann (Firma: Kampmann) (dsf_s)
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Die Z-Diode wird bei einer Spannung von U_Zener solange durchlässig bis 
U wieder U_Z erreicht hat. Und Durchlässigkeit heißt für mich nahezu 
Spannung Null.

>Da sie dabei überlastet werden, sterben sie.
Du scheinst deine Bauteile zu personifizieren :)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Dsf S. schrieb:
> Die Z-Diode wird bei einer Spannung von U_Zener solange durchlässig bis
> U wieder U_Z erreicht hat. Und Durchlässigkeit heißt für mich nahezu
> Spannung Null.

Ja was denn jetzt, U, U_Z, oder 0V?

Das kann man so einfach nicht sagen, weil es auf den Innenwiderstand des 
Netzteils ankommt.
Wenn du jetzt eine ideale Z Diode und eine ideale Spannungsversorgung 
annimmst, ist die Spannung nicht definiert und der Strom unendlich.

Autor: Peter Roth (gelb)
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Dsf S. schrieb:

> Die Z-Diode wird bei einer Spannung von U_Zener solange durchlässig bis
> U wieder U_Z erreicht hat. Und Durchlässigkeit heißt für mich nahezu
> Spannung Null.

Genau: die Spannung geht auf nahezu Spannung Null, bis sie wieder U_Z 
erreicht hat... oder so ähnlich...

Aber vieleicht verwechselst du auch den niedrigen dynamischen 
Innenwiderstand von Z-Dioden mit einem Kurzschluss.

Grüße, Peter

Autor: .. (Gast)
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>Die Z-Diode wird bei einer Spannung von U_Zener solange durchlässig bis
>U wieder U_Z erreicht hat.

Was heißt hier "wieder"? Fährst du an einer Reihenschaltung aus Z-Diode 
und Vorwiderstand die Spannung langsam hoch, folgt die Spannung an der 
Z-Diode zunächst der Eingangsspannung. Überschreitet die 
Eingangsspannung bei weiterem Hochdrehen dann die Zenerspannung, bleibt 
die Spannung über der Z-Diode (bei idealilierter Betrachtungsweise) 
konstant: Über der Z-Diode fällt die Zenerspannung ab.

>Und Durchlässigkeit heißt für mich nahezu Spannung Null.

Jetzt mußt du uns nur noch erklären, welche Spannung da "Null" werden 
soll...

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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.. schrieb:
>>Die Z-Diode wird bei einer Spannung von U_Zener solange durchlässig bis
>>U wieder U_Z erreicht hat.
>
> Was heißt hier "wieder"? Fährst du an einer Reihenschaltung aus Z-Diode
> und Vorwiderstand die Spannung langsam hoch, folgt die Spannung an der
> Z-Diode zunächst der Eingangsspannung. Überschreitet die
> Eingangsspannung bei weiterem Hochdrehen dann die Zenerspannung, bleibt
> die Spannung über der Z-Diode (bei idealilierter Betrachtungsweise)
> konstant: Über der Z-Diode fällt die Zenerspannung ab.
Wenn du die Spannungsquelle aber weiter hochdrehst und die Spannung an 
der Z-Diode gleich bleiben soll, muss die restliche Spannung irgendwo 
abfallen...

Meinst du denn jetzt eine ideale Z Diode / Spannungsquelle oder nicht?

EDIT: Bei der idealen Schaltung (ideale Z Diode, ideale Spannungsquelle) 
ist die Spannung an der Z Diode natürlich gleich der an der 
Spannungsquelle (Kirchhoff). Der Strom geht aber trotzdem ins 
Unendliche.

Autor: Peter Roth (gelb)
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Simon K. schrieb:

> Wenn du die Spannungsquelle aber weiter hochdrehst und die Spannung an
> der Z-Diode gleich bleiben soll, muss die restliche Spannung irgendwo
> abfallen...
> Meinst du denn jetzt eine ideale Z Diode / Spannungsquelle oder nicht?

Bei idealer Spannungsquelle + Z-Diode steigt der Strom ins Unendliche.

In der Praxis begrenzt entweder das Netzteil den Strom auf einen 
unschädlichen Wert oder es geht etwas kaputt.

Grüße, Peter

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Peter Roth schrieb:
> Simon K. schrieb:
>
>> Wenn du die Spannungsquelle aber weiter hochdrehst und die Spannung an
>> der Z-Diode gleich bleiben soll, muss die restliche Spannung irgendwo
>> abfallen...
>> Meinst du denn jetzt eine ideale Z Diode / Spannungsquelle oder nicht?
>
> Bei idealer Spannungsquelle + Z-Diode steigt der Strom ins Unendliche.

Ja, schrieb ich schon ;-)

> In der Praxis begrenzt entweder das Netzteil den Strom auf einen
> unschädlichen Wert oder es geht etwas kaputt.

Muss nicht. Wenn du ein sehr starkes Netzteil hast und eine kleine 
Z-Diode, dann wird die eingestellte Spannung bei sehr hohem Strom an der 
Z Diode stehen bleiben und nicht die Z-Spannung.
Im Durchbruchzustand besteht die Z-Diode ja nur noch aus einem (nicht 
unbedingt ohmschen) Widerstand (der relativ niederohmig ist).

Wobei dann natürlich die Z-Diode schnell kaputt gehen wird (thermische 
Überlastung). Das stimmt ;)

Autor: .. (Gast)
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>Wenn du die Spannungsquelle aber weiter hochdrehst und die Spannung an
>der Z-Diode gleich bleiben soll, muss die restliche Spannung irgendwo
>abfallen...
>
>Meinst du denn jetzt eine ideale Z Diode / Spannungsquelle oder nicht?

Ich bezog mich auf eine Reihenschaltung aus Z-Diode und Vorwiderstand, 
da ein direktes Anschließen der Z-Diode an eine Spannungsquelle ja ganz 
offensichtlich unsinnig ist. Offenbar hat der OP nicht verstanden, wie 
man eine Z-Diode einsetzt, um eine Spannung zu begrenzen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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.. schrieb:
>>Wenn du die Spannungsquelle aber weiter hochdrehst und die Spannung an
>>der Z-Diode gleich bleiben soll, muss die restliche Spannung irgendwo
>>abfallen...
>>
>>Meinst du denn jetzt eine ideale Z Diode / Spannungsquelle oder nicht?
>
> Ich bezog mich auf eine Reihenschaltung aus Z-Diode und Vorwiderstand,
> da ein direktes Anschließen der Z-Diode an eine Spannungsquelle ja ganz
> offensichtlich unsinnig ist. Offenbar hat der OP nicht verstanden, wie
> man eine Z-Diode einsetzt, um eine Spannung zu begrenzen.

Jau entschuldige, habe das gemerkt aber konnte leider nicht mehr 
editieren. In dem Falle gibt es kein Veto von mir. :-D

Autor: Reinhart Kampmann (Firma: Kampmann) (dsf_s)
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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39...

Der Strom der durch Rv fließt u.i. Wärme u.w. ist vergeudete Energie.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Dsf S. schrieb:
> http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39...
>
> Der Strom der durch Rv fließt u.i. Wärme u.w. ist vergeudete Energie.

J.u.d.S.t.d.d.d.Z-D.f.w.a.v!

(Ja und der Strom der durch die Z-Diode fließt wird auch vergeudet.)

Autor: Uml (Gast)
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Der Strom fließt übrigens in Sperrrichtung. Wenn man ihn so einzeichnet, 
dann musst du immer n Minus davorpacken... ;-)

Autor: Was? (Gast)
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Simon K. schrieb:
> J.u.d.S.t.d.d.d.Z-D.f.w.a.v!

Ich verstehe dich nicht.

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