Theoretischer Sperrstrom Is

"Is" ist genauer genommen der Sperrsättigungsstrom.
Er hängt von den geometrischen Gegebenheiten und den Dotierungen ab,
ist daher kein für alle Bauteile festgelegter Wert.
In meinem Skript habe ich was, da müsste ich jedoch den Keller absuchen.
Mit dem Begriff lässt sich aber schon etwas finden.

MfG

andi schrieb:
> Was ist denn diese ominöse Is überhaupt?

Ich bin auf Is auch erst gestossen als ich einem Bekannten helfen 
wollte. Mein alter Tietze-Schenk kannte ihn nicht, in den aktuelleren 
taucht er auf. Ferner muss ich sagen, in den Datenblättern habe ich Is 
nie gefunden. Also, praktischer Wert = 0. Wenn ich selber erst in einem 
Modell nach Is suchen soll, so verwende ich doch sofort das Modell und 
simuliere oder lasse mir ein Kennlinienfeld ausgeben
Gruss Klaus.

Klaus Ra. schrieb:
> andi schrieb:
>> Was ist denn diese ominöse Is überhaupt?
>
> Ich bin auf Is auch erst gestossen als ich einem Bekannten helfen
> wollte. Mein alter Tietze-Schenk kannte ihn nicht, in den aktuelleren
> taucht er auf.

Boah, Leute. Was ist bloß aus der Bildung in Deutschland geworden?

Zugegeben, die deutsche Wikipedia ist (wie so oft) nutzlos in dieser 
Frage. Aber die englische hilft bei dieser Frage sehr wohl. Die vom TE 
erwähnte Formel ist als Shockley-Gleichung bekannt:

http://en.wikipedia.org/wiki/Diode#Shockley_diode_equation

und von da verlinkt

http://en.wikipedia.org/wiki/Saturation_current

Und wenn man mal außerhalb der Wikipedia schaut, sollte man jede Menge 
Literatur zum Stichwort Sättigungssperrstrom finden. Jedes auch nur 
halbwegs ernst gemeinte Buch das den pn-Übergang behandelt, sollte I_s 
wenigstens erwähnen.


XL

Ganz wichtig: Is ist nicht der messbare Leckstrom da es auch noch andere 
"Leckströme" gibt die zum messbaren Strom beitragen.

Etwas vereinfacht kannst du diese Formel nehmen um Is zu bestimmen:

I = Is*e^(Ud/(N*Ut)) (1)


Jetzt misst du bei zwei kleinen Strömen I1 und I2 die Diodenspannung Ud1 
und Ud2. Ut ist ca. 25mV bei Raumtemperatur (Ut=k*T/e)

I1=10uA, I2=100uA


I1 = Is*e^(Ud1/(N*Ut)) (2)

I2 = Is*e^(Ud2/(N*Ut)) (3)


I1/I2 = e^(Ud1/(N*Ut)) / e^(Ud2/(N*Ut))

I1/I2 = e^((Ud1-Ud2)/(N*Ut))

ln(I1/I2) = (Ud1-Ud2)/(N*Ut)

N = (Ud1-Ud2)/(Ut*ln(I1/I2))


Das N setzt du dann in die Gleichung 2 oder 3 ein und berechnest Is.

> because it's not very useful.

Leider ist diese Aussage falsch.

Mit den Modellgrößen Is, N und einem zusätzlichen Serienwiderstand Rs 
kann man die Diodenkennlinie schon in sehr weitem Bereich annähern. Wenn 
man dann noch Eg dazunimmt bekommt man auch noch die 
Temperaturabhängigkeit der Flussspannung. Mit diesem Modell arbeiten 
übrigens alle SPICE-Simulatoren.

Axel Schwenke schrieb:
> Klaus Ra. schrieb:
>> andi schrieb:
>>> Was ist denn diese ominöse Is überhaupt?
>>
>> Ich bin auf Is auch erst gestossen als ich einem Bekannten helfen
>> wollte. Mein alter Tietze-Schenk kannte ihn nicht, in den aktuelleren
>> taucht er auf.
>
> Boah, Leute. Was ist bloß aus der Bildung in Deutschland geworden?
>
> Zugegeben, die deutsche Wikipedia ist (wie so oft) nutzlos in dieser
> Frage. Aber die englische hilft bei dieser Frage sehr wohl. Die vom TE
> erwähnte Formel ist als Shockley-Gleichung bekannt:
....
> Jedes auch nur
> halbwegs ernst gemeinte Buch das den pn-Übergang behandelt, sollte I_s
> wenigstens erwähnen.

Aber wo ist der praktische Nutzen? Wenn ich eine Schaltung entwickle 
besorge ich mir zuerst die Datenblätter zu den Bauteilen. Was nutzt mir 
der Is wenn er in den Datenblättern nicht auftaucht?
Gruss Klaus.

Achim S. schrieb:
> wenn man z.B. die Möglichkeit zur Simulation einer Schaltung als
> praktischen Nutzen ansieht: die kommt ohne Modelle der Bauelemente (und
> damit ohne Is) nicht aus.

Das ist unbestritten. Aber warum gibt man Is dort an und nicht in den 
Datenblättern? Wenn ich mein Lieblingssimulationsprogramm LTSpice 
anschaue, habe ich auch nicht zu jedem Bauteil ein Modell.
Wie gesagt, als ich dem Bekannten helfen wollte und das erste Mal von Is 
las war mein erster Gedanke: Oh, damit kannst Du etwas anfangen. Leider 
waren Werte für Is nur in den Aufgabenblätter zu finden.
Gruss Klaus.

Is, N, Rs und ein paar andere Parameter braucht man in der Simulation um 
die Diodenkennlinie abzubilden. Dabei ist jedem klar dass dieser 
Parameter Is nicht der messbare Leckstrom ist der im Datenblatt steht. 
Das wäre nur dann der Fall, wenn man ideale Halbleiterdioden bauen 
könnte.

>Ganz wichtig: Is ist nicht der messbare Leckstrom da es auch noch andere
>"Leckströme" gibt die zum messbaren Strom beitragen.

>Etwas vereinfacht kannst du diese Formel nehmen um Is zu bestimmen:

>I = Is*e^(Ud/(N*Ut)) (1)

Is ist der extrapolierte Strom für Ud=0. Er ist eine rein theoretische 
Größe und nicht direkt meßbar.

>Jetzt misst du bei zwei kleinen Strömen I1 und I2 die Diodenspannung Ud1
>und Ud2. Ut ist ca. 25mV bei Raumtemperatur (Ut=k*T/e)

>I1=10uA, I2=100uA


>I1 = Is*e^(Ud1/(N*Ut)) (2)

>I2 = Is*e^(Ud2/(N*Ut)) (3)


>I1/I2 = e^(Ud1/(N*Ut)) / e^(Ud2/(N*Ut))

>I1/I2 = e^((Ud1-Ud2)/(N*Ut))

>ln(I1/I2) = (Ud1-Ud2)/(N*Ut)

>N = (Ud1-Ud2)/(Ut*ln(I1/I2))


>Das N setzt du dann in die Gleichung 2 oder 3 ein und berechnest Is.

Mit diesem Trick erhält man einen guten Schätzwert für Is.

Is ist nicht konstant, sondern selbst wieder, unter anderem, von der 
Temperatur abhängig. Entscheidend ist, daß für gleich fabrizierte 
pn-Übergänge auf ein und demselben Chip die Is dieser pn-Übergänge 
weitgehend gleich sind und sich deren Größe und Drift mit einer 
Subtraktionsschaltung in erster Näherung wegheben. So arbeiten 
beispielsweise Log/Antilog-Schaltungen.

Klaus Ra. schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:

>> Jedes auch nur
>> halbwegs ernst gemeinte Buch das den pn-Übergang behandelt, sollte I_s
>> wenigstens erwähnen.
>
> Aber wo ist der praktische Nutzen?

Wer spricht denn davon? Der TE jedenfalls nicht. Der wollte einfach bloß 
wissen, was dieser Parameter in der Shockley-Gleichung bedeutet.

> Wenn ich eine Schaltung entwickle
> besorge ich mir zuerst die Datenblätter zu den Bauteilen. Was nutzt mir
> der Is wenn er in den Datenblättern nicht auftaucht?

Hast du denn schon jemals die Shockley-Gleichung bemüht, wenn du eine 
Schaltung entwickelt hast? Nicht? Wozu sollte dann dieser Wert im 
Datenblatt stehen? In der Praxis hat eine Silizium-Diode eine 
Flußspannung von 0.7V mit einem Temperaturkoeffizienten von -2mV/K und 
fertig. Wenn man es ein bisschen genauer wissen will, enthält das 
Datenblatt Kurven.


XL

Axel Schwenke schrieb:
> Hast du denn schon jemals die Shockley-Gleichung bemüht, wenn du eine
> Schaltung entwickelt hast? Nicht? Wozu sollte dann dieser Wert im
> Datenblatt stehen? In der Praxis hat eine Silizium-Diode eine
> Flußspannung von 0.7V mit einem Temperaturkoeffizienten von -2mV/K und
> fertig. Wenn man es ein bisschen genauer wissen will, enthält das
> Datenblatt Kurven.

Meine Meinung.