Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dioden in Reihe, Ausgleichswiderstände


von egal (Gast)


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Mal kurz eine Frage:

Ihr kennt ja das Problem bestimmt, dass ihr bei Entwicklungen in der 
Firma manchmal auf Bauteile angewiesen seid, die "eh schon da sind" und 
ihr nicht für jedes Projekt alle Teile komplett neu raussuchen könnt.

Angenommen ich möchte z.B. zwei Schottky-Dioden in Reihe schalten, um 
eine höhere Sperrspannungsgrenze zu erreichen, weil die Dioden die da 
sind nicht ausreichend sind, ist das ja grundsätzlich nicht allzu 
sinnvoll weil die Dioden gewisse Fertigungstoleranzen haben und sich die 
Spannung nicht sauber 1/2 und 1/2 auf beide Dioden verteilen wird.

Jetzt wurde mir vor kurzem in der Firma von einem erfahrenen 
Analogtechniker ein "Trick" verraten, bei dem man parallel zu jeder 
Diode einen Widerstand parallel schaltet, der quasi eine Art 
Biasing-Strom rückwärts fließen lässt und dabei hilft dass sich die 
Spannung sauber aufteilt über beide Dioden.

Errechnet wird der Widerstandswert mit der Pi-Mal-Daumen Formel r= 
2*(u/i). U die maximal zu erwartende Spannung die abfällt und als i der 
reverse leakage current bei Raumtemperatur aus dem Datenblatt.

Habe das bei einem DC/DC Boost-Converter der sekundärseitig 50 Volt 
erzeugt ausprobiert, benutzt wurden zwei 40V Schottky-Dioden in Reihe 
mit besagten Widerständen. Funktionieren tut der Boost-Converter auf 
jeden Fall. Aber das hat er auch schon als ich noch nicht die zwei 
Widerstände dazu gelötet hatte.


Ich möchte natürlich nicht das Wissen und die Fähigkeiten des Mannes aus 
unserer Firma anzweifeln, aber irgendwie habe ich davon noch nie gehört 
und finde dazu auch nichts im Internet und wollte mal fragen ob man hier 
diesen "Trick" kennt?

Grüße und schönes Wochenende!

: Verschoben durch Moderator
von Peter D. (peda)


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egal schrieb:
> zwei Schottky-Dioden in Reihe schalten

Schottky nimmt man eigentlich nur wegen der geringeren Flußspannung, 
d.h. Reihenschaltung vernichtet diesen (einzigen) Vorteil.
Eine Schottky-Reihenschaltung wird man daher in der Praxis nicht finden.

von N. B. (saint1234)


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Hi,

also ich kann mir das nicht so ganz vorstellen.
Klar wenn du 2 gleich große Widerstände nimmst, wird die Spannung in 
Sperrichtung gleich groß an den Dioden sein. Trotzdem hättest du einen 
Stromfluss über die Widerstände. Du würdest also in Sperrichtung die 
Diodenkennlinine durch die lineare Widerstandskennlinie ersetzen. In 
Durchlassrichtung würdest du bis ca. 0.6V die Diodenkennlinie 
linearisieren und dann in die normale Diodenkennlinie mit dem offset 
durch den Widerstand durchlaufen.

Wenn du den Stromfluss verhindern willst/musst, ist diese Idee vlt 
unpraktisch (müsste man testen mit hochohmigen Widerständen). Wenn es 
NUR um die gleichmäßige Aufteilung der (Sperr-)Spannungen an den Dioden 
geht dann kann man das wohl machen.

Gehört oder gesehen habe ich das aber noch nie (bin aber auch nicht so 
erfahren).

Gruß

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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egal schrieb:
> ob man hier diesen "Trick" kennt?

Für Hochspannungsgleichrichter (bspw. früher in Röhren-PAs für die
Funktechnik) durchaus.

Bei Schottkys wäre meine ad-hoc-Vermutung, dass man das gar nicht
braucht: die haben ohnehin deutlich mehr Sperrstrom als
Sperrschicht-Dioden, der das besser ausgleichen dürfte.

Ansonsten Zustimmung zu Peter.

von Homo Neandertalensis (Gast)


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Der Sperrstrom stellt sich selbstregulierend auf das mögliche Minimum 
ein.
OHNE parallele Widerstände.
Die Spannung wird sich dabei nicht sauber 1/2 und 1/2 auf beide Dioden 
verteilen.
So what?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Homo Neandertalensis schrieb:
> Die Spannung wird sich dabei nicht sauber 1/2 und 1/2 auf beide Dioden
> verteilen.

Bei normalen Sperrschichtdioden können die Exemplarstreuungen aber
dann recht groß sein.  Wenn du nun 2 kV Sperrspannung brauchst und
hast nur Dioden mit 1,2 kV, dann kann das halt knapp werden.

Für ein Einzelexemplar kann man es natürlich auch immer einfach mal
nachmessen.

von Georg (Gast)


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egal schrieb:
> Ich möchte natürlich nicht das Wissen und die Fähigkeiten des Mannes aus
> unserer Firma anzweifeln

Grundsätzlich kann man das schon so machen, aber die Auslegung ist 
meiner Ansicht nach falsch:

egal schrieb:
> Errechnet wird der Widerstandswert mit der Pi-Mal-Daumen Formel r=
> 2*(u/i). U die maximal zu erwartende Spannung die abfällt und als i der
> reverse leakage current bei Raumtemperatur aus dem Datenblatt.

Das reicht keineswegs. Wenn schon, dann muss man sicherheitshalber den 
höchstmöglichen Sperrstrom* in die Formel einsetzen, aber dann ist der 
"Trick" womöglich garnicht mehr brauchbar wegen des hohen Stroms durch 
die Widerstände.

*der maximale(!) Sperrstrom bei der maximal zu erwartenden Temperatur

Georg

von Hermann (Gast)


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egal schrieb:
> parallel zu jeder Diode einen Widerstand

Das müßte eigentlich überflüssig sein. Eine Diode wird zuerst 
durchbrechen und damit die Spannung auf die andere geben. Damit gleichen 
sie sich automatisch aus. Die Diode geht ja nicht durch die Spg kaputt, 
sondern durch die Leistung, und die ist gering wegen des kleinen 
Sperrstroms.
Nehmen wir mal eine keine BAT42: die kann 30V und hat bei 25V einen 
Sperrstrom von typ. 0,1µA und max 0,5µA. Davon geht sie nicht kaputt und 
die Spg verteilt sich vernünftig.

von Mark S. (voltwide)


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Zwei in Reihe geschaltete Schottky-Dioden kannst Du auch gleich durch 
eine einzelne Si-Diode passender Sperrspannung ersetzen.

von Soul E. (Gast)


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Hermann schrieb:

> Das müßte eigentlich überflüssig sein. Eine Diode wird zuerst
> durchbrechen und damit die Spannung auf die andere geben. Damit gleichen
> sie sich automatisch aus.

Da gab's mal was. IIRC nennt sich das "controlled avalanche recovery". 
Manche Dioden (für höhere Spannungen) sind gezielt darauf optimiert.

von Homo Neandertalensis (Gast)


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> Zwei in Reihe geschaltete Schottky-Dioden kannst Du auch gleich durch
> eine einzelne Si-Diode passender Sperrspannung ersetzen.
Ist klar; es geht hier aber um das Verständnis in Reihe geschalteter 
Dioden.


> Bei normalen Sperrschichtdioden können die Exemplarstreuungen aber
> dann recht groß sein.  Wenn du nun 2 kV Sperrspannung brauchst und
> hast nur Dioden mit 1,2 kV, dann kann das halt knapp werden.

Mal angenommen, die eine Diode hat bei 1kV 1µA Sperrstrom,
die andere bei 1kV 3µA.
Beide Sperrströme würden bei weiter erhöhter Spannung ansteigen,
irgendwann mit exponentieller Tendenz.

Bei 2 kV angelegter Spannung an die Reihenschaltung dieser Dioden
stellt sich ein Sperrstrom grösser 1µA aber kleiner 3µA ein.

Selbst wenn an der einen Diode 1,3kV anliegen würden
und an der anderen 0,7kV, wäre das kein Problem.

von Falk B. (falk)


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@ soul eye (souleye)

>> Das müßte eigentlich überflüssig sein. Eine Diode wird zuerst
>> durchbrechen und damit die Spannung auf die andere geben. Damit gleichen
>> sie sich automatisch aus.

Das sollte man mit normalen Dioden nicht machen, denn die gehen dadurch 
früher oder später kaputt.

>Da gab's mal was. IIRC nennt sich das "controlled avalanche recovery".
>Manche Dioden (für höhere Spannungen) sind gezielt darauf optimiert.

Das ist der entscheidende Punkt! Man darf nur avalanchefähige Dioden 
ohne Zusatzmaßnahmen in Reihe schalten, nur die halten das dauerhaft 
aus, so wie Z-Dioden.

von Falk B. (falk)


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@ egal (Gast)

>Analogtechniker ein "Trick" verraten, bei dem man parallel zu jeder
>Diode einen Widerstand parallel schaltet, der quasi eine Art
>Biasing-Strom rückwärts fließen lässt und dabei hilft dass sich die
>Spannung sauber aufteilt über beide Dioden.

>Errechnet wird der Widerstandswert mit der Pi-Mal-Daumen Formel r=
>2*(u/i). U die maximal zu erwartende Spannung die abfällt und als i der
>reverse leakage current bei Raumtemperatur aus dem Datenblatt.

Das gilt nur bei Gleichspannung bzw. relativ niedrigen Frequenzen von 
ein paar Dutzend Hertz. Außerdem ist der Sperrstrom temperaturabhängig, 
oberhalb von 100°C geht die Post ab! Der steigt nämlich expoentiell.

>Habe das bei einem DC/DC Boost-Converter der sekundärseitig 50 Volt
>erzeugt ausprobiert, benutzt wurden zwei 40V Schottky-Dioden in Reihe
>mit besagten Widerständen. Funktionieren tut der Boost-Converter auf
>jeden Fall. Aber das hat er auch schon als ich noch nicht die zwei
>Widerstände dazu gelötet hatte.

Eben. Bei den Schaltfrequenzen wirken solche hochohmigen Widerstände 
nicht als Symmetrierung.

von G. H. (schufti)


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hmmm, leider finde ich kein DB mehr für die gute alte TV20.
Ich kann mir nicht denken, dass die damals schon soetwas wie "controlled 
avalanche" oder "fast recovery" kannten; und Widerstände waren da drin 
auch keine parallel.

von MaWin (Gast)


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egal schrieb:
> als i der reverse leakage current bei Raumtemperatur aus dem Datenblatt.

Eher der bei maximaler Betriebtemperatur
(beispielsweise hat eine Schottky 100uA Reststrom bei 20 GradC und 1mA 
bei Betriebstemperatur),
1
     +--R--+ +--R--+
2
 0 --+     +-+     +-- 200V
3
     +-|>|-+ +-|>|-+

also bei einer Sperrspannung von 100V entweder 1 MOhm oder 100k.
Im schlechtesten Fall (eine Diode hat 0 Rückwärtsstrom, die andere hätte 
100uA bei 20 GradC was bei dir Widerstandswerte von 4MOhm ergibt)
1
     +--4M--+ +--4M--+
2
 0 --+      +-+      +-- 200V
3
     +-    -+ +-100k-+
4
       197V     3.4V
So ungleich werden die Dioden nicht sein, aber rechnet man mit dem 
Sperrstrom bei Betriebstemp von 1mA und (u/i)/2 als Widerstandswert
1
     +--50k-+ +--50k-+
2
 0 --+      +-+      +-- 200V
3
     +-    -+ +-100k-+
4
       120V      80V
sieht das ganze schon viel besser aus, selbst im schechtesten Fall.

Beim Schaltregler wirkt auch sehr stark der kapazitive Spannungsteiler 
durch die Sperrschchtkapazität der reverse gepolten Dioden, es kann da 
viel wichtiger sein, parallet zu den Dioden auch Kondensatoren zu 
schalten, damit auch während der Umschaltens die Spannungsverteilung 
sich (nahezu) gleich aufteilt.
1
     +--1nF-+ +-1nF--+
2
     |      | |      |
3
     +--50k-+ +--50k-+
4
 0 --+      +-+      +-- 200V
5
     +-|>|--+ +-|>|--+
Ob nun der höhere Reststrom und die höhere Kapazität nicht so schädlich 
für die Schaltung sind, daß sich der Kauf einer 200V Diode doch lohnen 
würde - ist nicht unklar, sondern klar: Besser kaufen.

von Dieter W. (dds5)


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In den TV-Stäben waren gestapelte Selen-Plättchen drin, die haben eine 
sehr weiche Sperrkennlinie. Damit stellt sich ein Verhalten ähnlich 
avalanche ein.

von Falk B. (falk)


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@ Dieter Werner (dds5)

>In den TV-Stäben waren gestapelte Selen-Plättchen drin, die haben eine
>sehr weiche Sperrkennlinie. Damit stellt sich ein Verhalten ähnlich
>avalanche ein.

Das waren auch eher leicht richtungsabhängige Widerstände als Dioden ;-)

von Dieter W. (dds5)


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Falk B. schrieb:
> Das waren auch eher leicht richtungsabhängige Widerstände als Dioden ;-)

Nette Charakterisierung, gefällt mir.

Als Entladewiderstand haben die Dinger wirklich gut funktioniert.

von Homo Neandertalensis (Gast)


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>In den TV-Stäben waren gestapelte Selen-Plättchen drin

Die hatten alle "controlled avalanche recovery",
nur war diese Benennung damals noch nicht erfunden.

Mit Thyristoren geht das übrigens nicht.
Sobald der eine "über Kopf" zündet und voll durchschaltet,
macht das der andere dann auch.

von MM (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Schottky nimmt man eigentlich nur wegen der geringeren Flußspannung,
> d.h. Reihenschaltung vernichtet diesen (einzigen) Vorteil.

Eigentlich nimmt man die hier wegen der Tauglichkeit bzgl. 
Schaltfrequenz.

egal schrieb:
> Errechnet wird der Widerstandswert mit der Pi-Mal-Daumen Formel r=
> 2*(u/i). U die maximal zu erwartende Spannung die abfällt und als i der
> reverse leakage current bei Raumtemperatur aus dem Datenblatt.

Der Strom durch die Widerstände sollte dem 5fachen dieses Reststromes 
entsprechen. So kenne ich das. Es bleibt aber immer eine Notlösung für 
Einzelstücke.

von Paul B. (paul_baumann)


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Homo Neandertalensis schrieb:
> Sobald der eine "über Kopf" zündet und voll durchschaltet,
> macht das der andere dann auch.

Das ist wie im Freibad auf dem 10-Meter-Turm: Wenn sich Einer traut, 
dann zünden Alle und springen hinterher.

MfG Paul

von Kurt B. (kurt-b)


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egal schrieb:

>
> Ich möchte natürlich nicht das Wissen und die Fähigkeiten des Mannes aus
> unserer Firma anzweifeln, aber irgendwie habe ich davon noch nie gehört
> und finde dazu auch nichts im Internet und wollte mal fragen ob man hier
> diesen "Trick" kennt?
>

Sowas macht man wenn man mit Dioden arbeitet die im Hochvoltbereich sind 
und deren Sperrspannung geringer ist als die Spannung an der sie hängen.

Der "Trick" wird sich wohl auf Elkos beziehen die in Reihe geschaltet 
sind.

Ausserdem wirst du wohl die Durchlassspannung der Diode(n) nutzen 
wollen.
Und da spielt es eh keine Rolle.


 Kurt

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
> Das sollte man mit normalen Dioden nicht machen, denn die gehen dadurch
> früher oder später kaputt.

Nö. Ich habe mal aus 500 Stück 1N4007 eine Diode für 200kV/200mA gebaut 
(Röntgentherapie Netzteil), die über 15 Jahre so lief ohne irgendwelche 
Ausfälle.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@ Matthias Sch. (Firma: Matzetronics) (mschoeldgen)

>> Das sollte man mit normalen Dioden nicht machen, denn die gehen dadurch
>> früher oder später kaputt.

>Nö. Ich habe mal aus 500 Stück 1N4007 eine Diode für 200kV/200mA gebaut
>(Röntgentherapie Netzteil), die über 15 Jahre so lief ohne irgendwelche
>Ausfälle.

Jaja, die liebe "Logik". Ich bin auch schon mal bei Rot über die 
Kreuzung gegangen!!!

von Homo Habilis (Gast)


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Homo Neandertalensis schrieb:
> Mal angenommen, die eine Diode hat bei 1kV 1µA Sperrstrom,
> die andere bei 1kV 3µA.

Hätte. Aber bei einer Serienschaltung zweier Dioden kann ja kaum durch 
eine Diode mehr Sperrstrom fließen als durch die andere.

Ich stelle mir das eher so vor, daß die Dioden eine zwar 
unterschiedliche, aber halbwegs vergleichbare (solange im annehmbaren 
Temperaturbereich) Durchbruchspannung haben. Weshalb bei stärkerer 
Überdimensionierung (Strom- wie auch Spannungs-mäßig) wenig Gefahr 
besteht, und also...

Matthias S. schrieb:
> aus 500 Stück 1N4007 eine Diode für 200kV/200mA gebaut
> (Röntgentherapie Netzteil), die über 15 Jahre so lief ohne irgendwelche
> Ausfälle

...durchaus plausibel ist.

Falk B. schrieb:
> Das sollte man mit normalen Dioden nicht machen, denn die gehen dadurch
> früher oder später kaputt.

Falk B. schrieb:
> Das ist der entscheidende Punkt! Man darf nur avalanchefähige Dioden
> ohne Zusatzmaßnahmen in Reihe schalten, nur die halten das dauerhaft
> aus, so wie Z-Dioden.

Falk B. schrieb:
> Das gilt nur bei Gleichspannung bzw. relativ niedrigen Frequenzen von
> ein paar Dutzend Hertz. Außerdem ist der Sperrstrom temperaturabhängig,
> oberhalb von 100°C geht die Post ab! Der steigt nämlich expoentiell.

Falk B. schrieb:
> Eben. Bei den Schaltfrequenzen wirken solche hochohmigen Widerstände
> nicht als Symmetrierung.

...stimmt aber m. E. auch, da Falk sich zwar nicht exakt so ausdrückt, 
aber (so hatte ich´s verstanden, da es in diesem Thread ja nicht darum 
ging bis jetzt) hier nicht von Fällen extremer Überdimensionierung, und 
ebenfalls nicht von 50Hz-Anwendungen spricht.

Also gar kein Widerspruch, genaugenommen, oder? o.O

von Homo Habilis (Gast)


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Hat meine "Collage" doch wieder zu lange gedauert...^^

von AN443 (Gast)


Angehängte Dateien:

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s.A. Series operation of fast rectifiers. B. Rivet SGS-Thomson

von Nautilus (Gast)


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G. H. schrieb:
> leider finde ich kein DB mehr für die gute alte TV20.
> Ich kann mir nicht denken, dass die damals schon soetwas wie "controlled
> avalanche" oder "fast recovery" kannten; und Widerstände waren da drin
> auch keine parallel

Am Zeilentrafo war eine Fassung mit einem Entlastungsstreifen. Dieser 
Bestand aus einer speziellen Plaste und die hat das elektrische Feld 
entlang dieses Bauteils "gesteuert". Und das bei der Zeilenfrequenz von 
15,625 kHz.

von Homo Habilis (Gast)


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Nautilus schrieb:
> und die hat das elektrische Feld
> entlang dieses Bauteils "gesteuert

Interessant. Hast Du dazu noch mehr Infos?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
>>Nö. Ich habe mal aus 500 Stück 1N4007 eine Diode für 200kV/200mA gebaut
>>(Röntgentherapie Netzteil), die über 15 Jahre so lief ohne irgendwelche
>>Ausfälle.
>
> Jaja, die liebe "Logik". Ich bin auch schon mal bei Rot über die
> Kreuzung gegangen!!!

Aber nicht 15 Jahre lang mindestens 10 mal am Tag - das ist der 
Unterschied.
Also ja, es geht auch ohne Balancerwiderstände.

von Falk B. (falk)


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@ Matthias Sch. (Firma: Matzetronics) (mschoeldgen)

>> Jaja, die liebe "Logik". Ich bin auch schon mal bei Rot über die
>> Kreuzung gegangen!!!

>Aber nicht 15 Jahre lang mindestens 10 mal am Tag - das ist der
>Unterschied.

Woher weißt du das? ;-)

>Also ja, es geht auch ohne Balancerwiderstände.

Ob das die Profis in der Hochspannungstechnik auch so sehen?
Ich kenne deine Geschichte mit dem Gleichrichter in dem Röntgenapparat. 
Dort ging es um eine 50 Hz Gleichrichtung.

Wenn ich mal Zeit habe, werde ich mal ein paar 1N4007 mit ein wenige 
Sperrstrom quälen, mal sehen was passiert.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Matthias S. schrieb:
> Aber nicht 15 Jahre lang mindestens 10 mal am Tag - das ist der
> Unterschied. Also ja, es geht auch ohne Balancerwiderstände.

“Absence of evidence is no evidence of absense.”

Soll heißen: klar kannst du mit so einer Methode Glück haben.  Wenn
deine 500 Dioden alle aus einigermaßen dem gleichen Bereich der
gleichen Siliziumscheiben stammen, dann können sie eine so gut
vergleichbare Ur/Ir-Charakteristik haben, dass das gut geht – so wie
bei dir.

Daraus aber die Schlussfolgerung zu treffen, dass diese Methode immer
funktionieren wird, ist einfach unzulässig.  Du hast nämlich weder
untersucht, warum es bei dir so funktioniert, um dann zu analysieren,
ob das immer so eintrifft, noch hast du eine statistisch relevante
Anzahl von Beispielen, anhand derer du schlussfolgern könntest, dass
es mit hoher statistischer Sicherheit immer so wäre.

G. H. schrieb:
> hmmm, leider finde ich kein DB mehr für die gute alte TV20.

http://www.radiomuseum.org/tubes/tube_tv20.html

Wie hier andere schon schrieben, Selengleichrichter hatten den
Parallelwiderstand, über den hier diskutiert worden ist, gewissermaßen
inhärent eingebaut.

von Elektrofan (Gast)


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> Im Zeilentrafo war eine Fassung mit einem Entlastungsstreifen. Dieser
> Bestand aus einer speziellen Plaste und die hat das elektrische Feld
> entlang dieses Bauteils "gesteuert". Und das bei der Zeilenfrequenz von
> 15,625 kHz.

Das ist womöglich der Punkt:
Wg. der Zeilenfrequenz spielt die Sperrschichtkapazität und damit das 
dynamische Sperrverhalten der Einzeldioden womöglich die grössere Rolle, 
als das statische Sperrverhalten.
Durch die aufgebrachte (schwach leitende ?) Paste erreicht man eine 
Linearisierung der Spannungsaufteilung.

von Homo Habilis (Gast)


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Elektrofan schrieb:
> Durch die aufgebrachte (schwach leitende ?) Paste erreicht man eine
> Linearisierung der Spannungsaufteilung.

Steht das in Zusammenhang mit:

Nautilus schrieb:
> Am Zeilentrafo war eine Fassung mit einem Entlastungsstreifen. Dieser
> Bestand aus einer speziellen Plaste und die hat das elektrische Feld
> entlang dieses Bauteils "gesteuert". Und das bei der Zeilenfrequenz von
> 15,625 kHz.

Normalerweise dächte ich "ja", nur Plaste nicht gleich Paste.

Worum geht es da? Gibt´s da genaueres dazu? Ich habe nichts gefunden. 
Sollte jemand näher Bescheid wissen (oder mit Dokumenten dienen können), 
bitte ich in aller Form darum. Hatte das noch nie gehört.

von Falk B. (falk)


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@Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite

>deine 500 Dioden alle aus einigermaßen dem gleichen Bereich der
>gleichen Siliziumscheiben stammen, dann können sie eine so gut

>ob das immer so eintrifft, noch hast du eine statistisch relevante
>Anzahl von Beispielen, anhand derer du schlussfolgern könntest, dass
>es mit hoher statistischer Sicherheit immer so wäre.

Naja, er hat immerhin 500 Dioden im "Test" gehabt. Das ist statistisch 
schon deutlich besser als die "man kann 2 LEDs problemlos parallel 
schalten"-Fraktion ;-)

von Gästchen (Gast)


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Die Reihenschaltung von SI-Dioden und einigen Schottkys ist kein 
Problem. Man braucht keine Symmetrierwiderstände.

Begründung:
SI-Dioden brechen wegen dem Avalanche-Effekt durch, das ist eigentlich 
wie eine Z-diode, nur halt nicht so genau auf eine Spannung 
hinoptimiert. Und der ist reversibel, solange man die Diode nicht 
thermisch tötet.

Solange die Sperrspannung beider Dioden nicht überschritten wird, wird 
sich die Spannung auf irgendeine Art so einstellen, dass beide Dioden 
sperren. Das wird sich hauptsächlich an der Temperatur orientieren - die 
kalte wird mehr Spannung abbekommen. Aber nie mehr als die 
Durchbruchspannung, denn spätedtens dann bekommt die andere Diode den 
Strom, der zur Symmetrierung nötig ist. Es gibt also keinen Grund, warum 
man nicht die doppelten Nennspannung an zwei in Serie geschaltete Dioden 
anlegen können sollte.

Das gilt auch für einige (alle?) Schottkys, einige haben das so im 
Datenblatt angegeben (Avalanche-Energie).

Man macht sowas aber nur selten. So teuer sind Dioden nicht :-)

Ich habs allerdings schon mal verwendet - für einen Boost 3 -> 700V mit 
0,3W. Da waren ein 6 BAV203 günstiger als alle Ultrafast mit 1kV 
(Leckstrom, Schaltgeschwindigkeit). Die Vorwärtsspannung macht nicht mal 
1% der Ausgangsspannung aus und stört viel weniger als der Leckstrom.
Ist aber schon sehr speziell ;-)

von Falk B. (falk)


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@ Gästchen (Gast)

>Die Reihenschaltung von SI-Dioden und einigen Schottkys ist kein
>Problem. Man braucht keine Symmetrierwiderstände.

Stimmt nicht.

>SI-Dioden brechen wegen dem Avalanche-Effekt durch, das ist eigentlich
>wie eine Z-diode, nur halt nicht so genau auf eine Spannung
>hinoptimiert. Und der ist reversibel, solange man die Diode nicht
>thermisch tötet.

Ach ja? Warum werden dann Z-Dioden explizit als solche bezeichnet und 
behandelt?

Nein, normale Dioden halten den Avalanchedurchbruch auch bei Begrenzung 
der Leistung NICHT unbeschadet aus!!! Goldene Einzelexemplare zählen 
nicht!

https://de.wikipedia.org/wiki/Avalanche-Diode#Gleichrichterdioden

"Gleichrichterdioden vom Typ Avalanche weisen beim Rückwärtsdurchbruch, 
ähnlich Suppressordioden, ein spezifiziertes Verhalten auf, das im 
Datenblatt mit „surge reverse power dissipation“ angegeben wird. 
Gewöhnliche Gleichrichterdioden können dagegen „hot-spots“ in der 
Sperrschicht entwickeln und beschädigt werden."

von Gästchen (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Nein, normale Dioden halten den Avalanchedurchbruch auch bei Begrenzung
> der Leistung NICHT unbeschadet aus!!! Goldene Einzelexemplare zählen
> nicht!
>
> https://de.wikipedia.org/wiki/Avalanche-Diode#Gleichrichterdioden

Mir wurde das so erzählt - in Schaltungstechnik.
Unter deinem Link steht nichts dem wiedersprechendes.

Hier steht das mit dem Lawinendurchbruch (Avalanche):
https://de.wikipedia.org/wiki/Lawinendurchbruch
http://www.hs-augsburg.de/~clemen/lehre/mikro/3-1bis3-7.pdf

Alle scheinen sich einig zu sein, dass der reversibel ist.

Den Effekt hat meines Wissens nach jeder PN-Übergang, und mir wäre kein 
Mechanismus (außer der Leistung!) bekannt, der die Dioden dadurch kaputt 
macht. Natürlich kann ich mich täuschen. Aber eine Quelle dazu wäre 
schon schön.

Desweiteren wird es zum Avalanche Breakdown sowieso nicht kommen.
Die Leckströme sind nämlich Spannungs- und Temperaturabhängig. Die Diode 
mit mehr Spannung liefert auch mehr Leckstrom, die mit mehr Temperatur 
ebenso.
Schon allein darum zieht sich das in die Mitte.

Ich bin mir da schon recht sicher, ich hab dazu schon Versuche mit 
einigen BIPs und Dioden gemacht. Die haben alle überlebt. Speziell die 
LL4148 ist ein echtes Monster, die lötet sich lieber selber aus, als zu 
sterben :-)

von stromtuner (Gast)


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http://www.amateurfunkpruefung.de/lehrg/a05/a05.html
Prüfungsfrage TD307 :)
Weitere, interessante Diskussion hier im Forum:
Beitrag "Hochspannungsgleichrichter"
Viel Spaß noch :)

von SchottkyIstToll (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Schottky nimmt man eigentlich nur wegen der geringeren Flußspannung,
> d.h. Reihenschaltung vernichtet diesen (einzigen) Vorteil.

Reverse Recovery.

Grüße.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
>> ob das immer so eintrifft, noch hast du eine statistisch relevante
>> Anzahl von Beispielen, anhand derer du schlussfolgern könntest, dass
>> es mit hoher statistischer Sicherheit immer so wäre.
>
> Naja, er hat immerhin 500 Dioden im "Test" gehabt. Das ist statistisch
> schon deutlich besser als die "man kann 2 LEDs problemlos parallel
> schalten"-Fraktion

Das stimmt zwar, aber sofern sie alle aus einem Gebiet der gleichen
Scheibe kommen, erfüllen sie damit nicht die Anforderung der
statistischen Unabhängigkeit.

stromtuner schrieb:
> Prüfungsfrage TD307 :)

Oder eben die ST-Appnote, die oben bereits gepostet worden ist.

Elektrofan schrieb:
> Wg. der Zeilenfrequenz spielt die Sperrschichtkapazität und damit das
> dynamische Sperrverhalten der Einzeldioden womöglich die grössere Rolle,
> als das statische Sperrverhalten.

Nö, das spielte bei Selengleichrichtern keine Geige.  Die hatten
genügend statischen Leckstrom.  Da war es völlig üblich, 15 V pro
Platte anzusetzen und dann für 300 V Sperrspannung (bspw. für die
Anodenspannung eines Röhrenradios) eben 20 Scheiben aufeinander zu
stapeln.

Gästchen schrieb:
> Den Effekt hat meines Wissens nach jeder PN-Übergang, und mir wäre kein
> Mechanismus (außer der Leistung!) bekannt, der die Dioden dadurch kaputt
> macht.

Entscheidend dafür, dass er auch im praktischen Betrieb reversibel
ist ist, dass der Durchbruch gleichmäßig verteilt über die Fläche
auftritt.  Bei Dioden, die dafür vorgesehen sind, garantiert dir der
Hersteller das.  Bei anderen hast du das Risiko einer lokalen
Überhitzung, da zu viel Wärme an einer Stelle entstehen kann, an
der sie so schnell nicht abgeführt werden kann.

Daher ist es eben doch ein bisschen wie mit dem bei Rot über die
Kreuzung gehen: kann gut gehen, je nach Umständen vielleicht sogar
oft, ist aber trotzdem Pfusch.

: Bearbeitet durch Moderator
von Falk B. (falk)


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@ Gästchen (Gast)

>Alle scheinen sich einig zu sein, dass der reversibel ist.

In der Therorie vielleicht. Praktisch gibt es da immer ein paar 
Unterschiede!

>Den Effekt hat meines Wissens nach jeder PN-Übergang, und mir wäre kein
>Mechanismus (außer der Leistung!) bekannt, der die Dioden dadurch kaputt
>macht.

Steht doch dort! Die Hot Spots machen dir die Diode kaputt. Bei Z-Dioden 
bzw. Avalanche-Dioden sind die Dotierungsgeometrien EXPLIZIT so 
gestaltet, daß es keine Hot Sports gibt. Daß es viele normale Dioden 
scheinbar trotzdem unbeschadet aushalten, ist ein gefährlicher Irrtum 
scheinbarer Sicherheit! Das darf man nicht verallgemeinern.

> Natürlich kann ich mich täuschen. Aber eine Quelle dazu wäre
>schon schön.

Hab ich auf die Schnelle auch nicht zu bieten.

>Desweiteren wird es zum Avalanche Breakdown sowieso nicht kommen.
>Die Leckströme sind nämlich Spannungs- und Temperaturabhängig. Die Diode
>mit mehr Spannung liefert auch mehr Leckstrom, die mit mehr Temperatur
>ebenso. Schon allein darum zieht sich das in die Mitte.

Das ist die Vorstufe zum Avalanche-Breakdown.

>Ich bin mir da schon recht sicher, ich hab dazu schon Versuche mit
>einigen BIPs und Dioden gemacht. Die haben alle überlebt. Speziell die
>LL4148 ist ein echtes Monster, die lötet sich lieber selber aus, als zu
>sterben :-)

Würdest du auf diese Erkenntnis hin Millionen davon in Reihe schalten 
und in Millionen Geräten verbauen? Ich nicht, und das sogar bei SEHR 
kleinen Stückzahlen im Hochspannungsbereich.

von F. F. (foldi)


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Gästchen schrieb:
> Mir wurde das so erzählt - in Schaltungstechnik.
> Unter deinem Link steht nichts dem wiedersprechendes.

Im T&S schon. Da hast du dann auch deine "geforderte Quelle". Vor allem 
die Grafiken sind sehr aufschlussreich.
Auch das mit den Unterschieden ist dort sehr gut erklärt.
Bisher habe ich leider nur dieses Kapitel durch, aber da lernt man, dass 
eine Diode schon ein sehr differenziertes Bauteil sein kann.

: Bearbeitet durch User
von F. F. (foldi)


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Was mich aber bei dem ganzen Thema jetzt beschäftigt, macht es was aus 
wo in der Reihe die Diode mit dem höchsten Widerstand liegt?
An jeder Diode fällt ja eine unterschiedliche Spannung ab. Wenn also 
schon, sagen wir mal bei 10 Dioden, an den ersten drei Dioden eine 
gleichmäßige Spannung abgefallen ist, dann kommt als vierte Diode, 
nennen wir sie hier die schwächste Diode, so macht es doch sicher 
weniger aus, weil ja schon vorher Spannung abgefallen ist oder begehe 
ich jetzt einen Denkfehler?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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F. F. schrieb:
> oder begehe ich jetzt einen Denkfehler?

Ja, schon.

Das ist, mathematisch gesprochen, alles kommutativ.  Du kannst da
beliebig Elemente untereinander tauschen.  Die tatsächliche
Geschwindigkeit der Elektronen spielt da keine große Rolle, sondern
am Ende sind die sich einstellenden Spannungen eine Art
Gleichgewichtszustand.

von F. F. (foldi)


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Danke, Jörg!

von Homo Habilis (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> Das ist, mathematisch gesprochen, alles kommutativ.  Du kannst da
> beliebig Elemente untereinander tauschen.  Die tatsächliche
> Geschwindigkeit der Elektronen spielt da keine große Rolle, sondern
> am Ende sind die sich einstellenden Spannungen eine Art
> Gleichgewichtszustand.

Ich stelle mir das so vor:

(Bei pn-Dioden muß zuerst noch die je Diode immer etwas unterschiedliche 
Anzahl an Elektronenlöchern aufgefüllt werden. Erster Ansatz zur 
"Ungleichheit"...)

Es müssen alle Sperrschichtkapazitäten umgeladen werden (Reverse 
Recovery). Diese liegen in Serie, und sind leicht unterschiedlich groß. 
Auch hat jede Diode leicht unterschiedliche Reverse Recovery Time, und 
dazu ist eine etwas mehr "soft", eine andere eher "snappy", übertrieben 
ausgedrückt, weil Unterschiede gering.

(Bis dahin läßt sich noch alles mit der spannunsmäßig 2,5fachen 
"Addiert-dann-Überdimensionierung" dann soweit "halbwegs regeln", daß 
man eine reelle Chance hat... was von zuverlässiger Bauweise allerdings 
ein Stückchen entfernt liegt.)

Nach diesen Ausgleichsvorgängen fließt nur noch der Sperrstrom (in Höhe 
des Sperrstroms der einen Diode mit dem geringsten Sperrstrom).

Aber: Wenn das mit den Hotspots stimmt (und daß auch kleinste 
Überlastungen irreversibel sind), müssten sich diese ja vielleicht gar 
nicht unbedingt schon beim ersten Sperrvorgang voll ausbilden (könnten 
sie ja nicht).

Vielmehr könnte man ja annehmen, daß die Gefahr besteht, daß bei jeder 
Reverse Recovery eine der Dioden - die Schwächste - am meisten abkriegt. 
Und beginnt, einen Schwachpunkt für einen Hotspot zu bilden. Und daß 
diese dann nach der billiardsten "Mini-Watschn" irgendwann doch ganz 
nachgibt. Noch kein Beinbruch.

Nach ein wenig Wasser den Bach runter ist´s aber bei der 
nächstschwächeren so weit. Und so weiter, immer schneller (relativ - 
könnte ja auch dauern, das). Bis zu einem Punkt, an dem nach dem Tod 
einer entscheidenden letzten auf diese Art sterbenden Diode ein 
"echter", voller Durchbruch durch alle verbliebenen eintreten kann.

Wäre das eine mögliche Beschreibung der bei Matthias´ Gerät bestehenden 
Gefahr? Oder sieht der potentielle Fehlermechanismus anders aus?

von F. F. (foldi)


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Meine Idee dabei bezog sich eher auf die zu hohe Spannung.
Angenommen die Diode mit dem kleinsten Sperrstrom liegt am Ende und in 
Sperrrichtung, in diesem Moment liegen alle anderen Dioden noch in 
Durchlassrichtung und so gesehen würde diese eine schwache Diode die 
gesamte Sperrspannung aufbringen müssen. Für die sie letztlich nicht 
gebaut ist.

von Peter D. (peda)


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MM schrieb:
> Eigentlich nimmt man die hier wegen der Tauglichkeit bzgl.
> Schaltfrequenz.

Was meinst Du mit "hier"?
Kennst Du die Anwendung des TO.
Es gibt heutzutage auch sauschnelle SI-Dioden.

Schottky haben haben fast nur Nachteile:
Riesiger Sperrstrom, der mit Erwärmung nochmal drastisch ansteigt. Das 
kann soweit gehen, daß die Sperrverluste größer sind, als die in 
Flußrichtung.
100mA Sperrstrom bei ner 40A-Diode sind nicht ungewöhnlich.
Außerdem haben sie ein geringere Impulsfestigkeit. Beachten muß man 
auch, das Schottky für hohe Spannung auch höhere Flußspannung haben. 
Sinnvoll waren sie eigentlich nur bis max 20V Sperrspannung einsetzbar.
In Schaltreglern für kleine Spannung wurden sie durch gesteuerte FETs 
fast vollständig verdrängt.

von Homo Habilis (Gast)


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F. F. schrieb:
> Meine Idee dabei bezog sich eher auf die zu hohe Spannung.

Meine doch auch.

F. F. schrieb:
> so gesehen würde diese eine schwache Diode die
> gesamte Sperrspannung aufbringen müssen. Für die sie letztlich nicht
> gebaut ist.

Es muß ja gar nicht die gesamte Sperrspannung sein. Es reicht zuviel.

F. F. schrieb:
> in diesem Moment liegen alle anderen Dioden noch in
> Durchlassrichtung

Die gesamte Sperrspannung kann gar nicht an einer Diode anliegen. 
(Außer, es ist nur (noch) eine da...) Und schon gar nicht, solange alle 
anderen Dioden noch nicht einmal mit der Reverse Recovery begonnen 
haben. Eben weil die ganzen Kapazitäten, etc., und siehe auch:

Jörg W. schrieb:
> Das ist, mathematisch gesprochen, alles kommutativ.

Wenn ich das richtig verstehe, bezog sich das exakt darauf.

Es ist anscheinend ja weder so, daß alles gutgehen muß, weil die Dioden 
trotz allem "gleich genug" sind, noch so, daß zwingend sofort eine 
sterben muß.

(Das (be-)schrieb ich auch zuvor haarklein. Sonst würde Mathias´ Gerät 
gar nicht funktionieren, oder völlig betriebssicher sein. Mein Roman war 
Dir evtl. zu lang... ;-)

Vielleicht bestätigt oder verwirft ja Jörg meine Ausführungen in Bälde, 
würde mich sozusagen beides freuen. ^^

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Homo Habilis schrieb:
> Vielleicht bestätigt oder verwirft ja Jörg meine Ausführungen in Bälde,
> würde mich sozusagen beides freuen.

Nun, ich bin hier ja nicht Mr. Allwissend :), aber denke, dass das so
passt, wie du das geschrieben hast.

Am meisten Erfahrung mit sowas dürfte hier noch Falk haben, der
verdient schließlich mit hohen Spannungen seine Brötchen.

von Homo Habilis (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> ich bin hier ja nicht Mr. Allwissend :)

Naja, wer schon... ^^

Jörg W. schrieb:
> denke, dass das so passt, wie du das geschrieben hast.

Erfreulich. Scheinbar habe ich das einigermaßen erfaßt.

Jörg W. schrieb:
> Am meisten Erfahrung mit sowas dürfte hier noch Falk haben, der
> verdient schließlich mit hohen Spannungen seine Brötchen.

Aha, das war mir nicht bekannt... möglicherweise schreibt ja Falk als 
Referenz auch noch was speziell dazu. (Das i-Tüpferl, sozusagen.) 
Obwohl er ja seine Prinzipien schon deutlich gemacht hat, tät´ mich 
seine Meinung zu meiner Version eines "Fehler-Vorgangs-Ablaufes" sehr 
interessieren.

Fakt ist also, daß man sich da schon bei Prototypen usw. auf dünnem Eis 
bewegt, auch wenn es funktionieren kann. Und man sowas bei 
Serienfertigung erst recht nicht in Betracht zieht.

von F. F. (foldi)


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Falk ist eh einer von den schlauen Kerlen hier.
Ich lerne ja noch .?

von Falk B. (falk)


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@ Homo Habilis (Gast)

>Wäre das eine mögliche Beschreibung der bei Matthias´ Gerät bestehenden
>Gefahr?

So in etwa kann man sich die Sache vorstellen. Ich bin aber auch kein 
Halbleiter- oder Diodenexperte.

von Peter D. (peda)


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Ich hab das schon oft gesehen, daß Si-Dioden ohne Parallelwiderstände in 
Reihe geschaltet wurden.
Z.B. in einem 15kV/1000W Netzteil in der HV-Kaskade, 4 * je 10 Stück 
MUR1100. D.h. sie mußten 30kV Sperrspannung bei 40kV Summe über alle 
Dioden standhalten.
Die Dioden sind auch nicht häufiger ausgefallen, als andere Bauteile.

HV-Dioden >1000V sind intern auch aus mehreren Dioden zusammengesetzt, 
das kann man leicht aus der Flußspannung ersehen.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@ Peter Dannegger (peda)

>Ich hab das schon oft gesehen, daß Si-Dioden ohne Parallelwiderstände in
>Reihe geschaltet wurden.
>Z.B. in einem 15kV/1000W Netzteil in der HV-Kaskade, 4 * je 10 Stück
>MUR1100. D.h. sie mußten 30kV Sperrspannung bei 40kV Summe über alle
>Dioden standhalten.

Bei einigen Dioden haben die Hersteller "vergessen" reinzuschreiben, daß 
diese Dioden avalanchefähig sind. Bei der MUR100 steht es nicht 
offiziell drin, bei der MUT4100 steht es drin. Manchmal muss man 
nachfragen.

>HV-Dioden >1000V sind intern auch aus mehreren Dioden zusammengesetzt,
>das kann man leicht aus der Flußspannung ersehen.

Ja, aber dort sind die Einzeldioden avalanchefähig bzw. neudeutsch 
avalance rated.

von Falk B. (falk)


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Wer es mal WIRKLICH messen will, der mache einen "clamped inductance 
test". Dazu braucht man einen 1600V IGBT, eine kleine Spule von 
vielleicht 10-100uH und einen Pulsgenerator für die IGBT-Ansteuerung. 
Spule an den Kollektor und an die Versorgungsspannung, 12V reichen. Die 
Testdiode schaltet man in Sperrichtung antiparallel zum IGBT zwischen 
Kollektor und Emitter. Dann den IGBT ein paar Dutzend us einschalten und 
den Spulenstrom auf 1A steigen lassen und dann ausschalten. Damit 
springt die Induktionsspannung auf die Durchbruchspannung der Diode und 
pumpt die gesamte Energie dort rein. Eine Suppressordiode bzw. 
Alvalancediode hält das dauerhaft aus, wenn man sie dabei nicht abkocht 
bzw nicht die Einzelpulsenergie überschreitet. Eine normale Diode wird 
irgendwann den Geist aufgeben.

Ich bin mal gespannt, wer das mal testet (ich muss das ja nicht immer 
selber machen).

von Homo Habilis (Gast)


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Falk B. schrieb:
> So in etwa kann man sich die Sache vorstellen.

Mir reicht eine "in etwa" Bestätigung. Gut zu wissen. Danke! ;-)

von F. F. (foldi)


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Peter D. schrieb:
> Schottky haben haben fast nur Nachteile:

Danke für deine tollen Beiträge.
Seit langem mal wieder ein interessanter Thread, ohne Polemik.

von Gästchen (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hab mal schnell einen Test zur Durchbruchcharakteristik einer Schottky 
gemach, Quick&dirty.

Eine BAT47 (Schottky, 40V), 100k in Reihe, Spannung in Sperrichtung 
dran, Spannungen gemessen (gesamt, und and der Diode). Die Ströme sind 
berechnet, sollten aber recht genau stimmen, das ist ein 1%-Widerstand. 
Der Fehler durch das Messgerät ist auch klein.
Ein Wert scheint unpräzise abgelesen zu sein. Aber insgesamt ist die 
Messung recht gut reproduzierbar.

Man sieht, die Diode tut wie eine hochvoltige Zener. Der Durchbruch ist 
seht steil bei 48V und definitiv reversibel.

Sie lebt noch. Natürlich habe ich ihr nur so <350µA gegönnt. Das ist nur 
wenig mehr als 10mW.

Natürlich ist das - wie Falk schon geschrieben hat - ein Einzelfall und 
sollte nicht generalisiert werden.

von F. F. (foldi)


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Ich glaube ich lese das Kapitel noch mal. Alles so spannend. :-)

von batman (Gast)


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Aber woher weißt du, daß bei 10mW nix beschädigt wurde, wenn der 
Avalanche-Effekt entsprechend lokal einsetzt. Vielleicht ist sie ja 
schon beim nächsten Versuch durch.

von Holm T. (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> Homo Neandertalensis schrieb:
>> Die Spannung wird sich dabei nicht sauber 1/2 und 1/2 auf beide Dioden
>> verteilen.
>
> Bei normalen Sperrschichtdioden können die Exemplarstreuungen aber
> dann recht groß sein.  Wenn du nun 2 kV Sperrspannung brauchst und
> hast nur Dioden mit 1,2 kV, dann kann das halt knapp werden.
>
> Für ein Einzelexemplar kann man es natürlich auch immer einfach mal
> nachmessen.

J...sorry das ist Quark.

In dem Moment wenn eine Diode anfängt durchzubrechen - bricht die 
Spannugn über ihr auch zusammen und verteilt sich auf die restlichen 
Dioden..kein Widerstand notwendig.

Praktiziert in der Ersatzschaltung für den russischen Boosterdioden-Stab 
im Raduga. Da gabs als offiziellen Ersatz eine Platine mit ca. 10 SY345 
(335?) in Reihe und parallel zu jeder Diode einen 82pf Kerko der 
Unterschiede im Schaltverhalten ausgleichen sollte.

Gruß,

Holm

von Homo Neandertalensis (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Wer es mal WIRKLICH messen will, der mache einen "clamped inductance
> test". Dazu braucht man einen 1600V IGBT, eine kleine Spule von
> vielleicht 10-100uH und einen Pulsgenerator für die IGBT-Ansteuerung.
> Spule an den Kollektor und an die Versorgungsspannung, 12V reichen. Die
> Testdiode schaltet man in Sperrichtung antiparallel zum IGBT zwischen
> Kollektor und Emitter. Dann den IGBT ein paar Dutzend us einschalten und
> den Spulenstrom auf 1A steigen lassen und dann ausschalten. Damit
> springt die Induktionsspannung auf die Durchbruchspannung der Diode und
> pumpt die gesamte Energie dort rein. Eine Suppressordiode bzw.
> Alvalancediode hält das dauerhaft aus, wenn man sie dabei nicht abkocht
> bzw nicht die Einzelpulsenergie überschreitet. Eine normale Diode wird
> irgendwann den Geist aufgeben.

Einspruch, Euer Ehren:
Niemand hat hier behauptet, dass man an eine Reihenschaltung von Dioden 
MEHR als das Produkt aus zulässiger Sperrspannung und Anzahl der Dioden 
legen darf.

An eine Reihenschaltung von 2 40V-Schottky-Dioden
darf man nicht mehr als 80V anlegen.
Der Puls in obigem Test müsste also in diesem Falle durch eine 
parallelgeschaltete clamp auf 80V begrenzt werden.

Sinngemäss müsste man 2 1N4007 in Reihe schalten und den Puls auf 2kV 
clampen (und vorher einen anderen IGBT einbauen).

Gästchen schrieb:
> Hab mal schnell einen Test zur Durchbruchcharakteristik einer Schottky
> gemach

Ich auch.
73 Stück 1N5819 von der indischen Firma CDIL.
(max. zulässige Sperrspannung lt. DB: 40V)
Bei 40 Volt und 21°C hat die beste einen Sperrstrom von 4,9 µA,
die schlechteste einen Sperrstrom von 6,6 µA
Bei 44 Volt hat die beste einen Sperrstrom von 6,7 µA,
die schlechteste hat 9,4 µA.
Bei 48 V 9,3 µA bzw. 14,0 µA.
Avalanchespannung ist bei der besten ca. 53 V,
bei der schlechtesten ca. 49,8 V.

Schaltet man die beiden in Reihe,
fliesst ja durch beide der gleiche (Sperr)strom.
Wenn man 80V an die Reihenschaltung anlegen würde,
würde durch die beste mehr als 4,9 µA fliessen
und es würden mehr als 40 V anliegen.
An der schlechten würden weniger als 40 V anliegen und und man kann die 
Aussage machen, dass der resultierende Sperrstrom durch beide Dioden 
kleiner als 6,7 µA sein würde.

Nehmen wir jetzt mal den Extremfall einer ganz lausigen Diode,
die bei 40 V und 21°C 100µA Sperrstrom hat.
Nehmen wir weiter an, bei 20 V habe sie immer noch 90µA.
Bei Reihenschaltung mit der oben gemessenen besten Diode
wird diese dann im Avalanche-Bereich betrieben:
Es liegen die 53 V an.
An der lausigen Diode liegen dann 80-53 = 27 Volt.
Der Sperrstrom durch beide liegt dann irgendwo zwischen 90 und 100 µA.

Es ist jetzt die Frage,
ob diese knapp 100µA für zerstörerische Hot Spots ausreichen würden.
Ich habe dafür keine Anhaltspunkte.

Normalerweise tritt dieser Fall sowieso nicht ein.
Die Exemplarstreuungen sind viel geringer.
Bei obiger Messung 35% beim Sperrstrom
und 10% bei der zugehörigen Sperrpannung.
Das Gros der Dioden liegt in einem noch viel engeren Bereich.
Wie man an der Kurve von @Gästchen sehen kann,
steigen die Sperrströme vor Erreichen des Avalanche-Bereichs zunehmend 
an
und in diesem Kniebereich verteilen sich die Sperrspannungen der 
einzelnen Dioden in einem engen Bereich.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Holm T. schrieb:
> In dem Moment wenn eine Diode anfängt durchzubrechen - bricht die
> Spannugn über ihr auch zusammen und verteilt sich auf die restlichen
> Dioden.

Holm, du musst den Thread jetzt nicht neu aufrollen.  War alles schon
durchgekaut worden, und auch wenn's im Einzelfall oft gut geht, ist
es eben für nicht "avalanche rated"-Dioden so nicht garantiert.  Lies
einfach mal den Rest des Threads …

von Gästchen (Gast)


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batman schrieb:
> Aber woher weißt du, daß bei 10mW nix beschädigt wurde, wenn der
> Avalanche-Effekt entsprechend lokal einsetzt. Vielleicht ist sie ja
> schon beim nächsten Versuch durch.

Das kann man nie wissen.

Aber meine kurze Prüfung hat sie bestanden (Flusspannung passt noch, 
Leckstrom hat sich nicht geändert). Viel mehr kann ich hier jetzt nicht 
tun.

Ich bezweifle die Hotspots eigentlich, weil eine halbe Stunde ist das 
schon gelaufen. Die Diode ist klein, da sollten sich thermische Effekte 
schnell stattfinden. Aber wissen kann ich es nicht.

Die Zweifler hier haben im Endeffekt aber schon zumindest zum Teil 
recht:
In der Grosserie traut man sich sowas tasächlich eher nicht ohne 
Rücksprach mit dem Herstller.

Eigentlich könnte man das ja mal machen. Also ein Statement von einem 
Hersteller zum Thema einholen. Das könnte die Frage tatsächlich 
abschließend klären :-)

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Gästchen schrieb:
> Also ein Statement von einem Hersteller zum Thema einholen.

Dieses Statement haben die Hersteller doch längst abgegegeben: indem
sie halt "controlled avalanche"-Dioden anbieten.

Außerdem sollte doch die oben referenzierte ST-Appnote auch genügend
als "Statement eines Herstellers" fungieren können, meinst du nicht?

von Falk B. (falk)


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@ Homo Neandertalensis (Gast)

>Einspruch, Euer Ehren:

Abgelehnt ;-)

>Niemand hat hier behauptet, dass man an eine Reihenschaltung von Dioden
>MEHR als das Produkt aus zulässiger Sperrspannung und Anzahl der Dioden
>legen darf.

Das hat doch keiner behauptet. Diesen Test will ich doch nur machen, um 
die Hot Spots schneller und kräftiger wirken zu lassen und damit den 
Unterschied zwischen normalen und avalancefähigen Dioden aufzuzeigen.

>Der Puls in obigem Test müsste also in diesem Falle durch eine
>parallelgeschaltete clamp auf 80V begrenzt werden.

Nö. Siehe oben. Denn dieser Puls soll u.a. die ungleichmäßige, 
transiente Belastung bei Schaltvorgängen emulieren.

>Schaltet man die beiden in Reihe,
>fliesst ja durch beide der gleiche (Sperr)strom.
>Wenn man 80V an die Reihenschaltung anlegen würde,
>würde durch die beste mehr als 4,9 µA fliessen
>und es würden mehr als 40 V anliegen.

geringfügig mehr

>An der schlechten würden weniger als 40 V anliegen und und man kann die
>Aussage machen, dass der resultierende Sperrstrom durch beide Dioden
>kleiner als 6,7 µA sein würde.

Ja.

>Es ist jetzt die Frage,
>ob diese knapp 100µA für zerstörerische Hot Spots ausreichen würden.
>Ich habe dafür keine Anhaltspunkte.

Ich leider auch nicht 8-0

>Normalerweise tritt dieser Fall sowieso nicht ein.
>Die Exemplarstreuungen sind viel geringer.

Das hoffst du ;-)

>Wie man an der Kurve von @Gästchen sehen kann,
>steigen die Sperrströme vor Erreichen des Avalanche-Bereichs zunehmend
>an und in diesem Kniebereich verteilen sich die Sperrspannungen der
>einzelnen Dioden in einem engen Bereich.

Stimmt soweit.

von Falk B. (falk)


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@Gästchen (Gast)

>> Aber woher weißt du, daß bei 10mW nix beschädigt wurde, wenn der
>> Avalanche-Effekt entsprechend lokal einsetzt. Vielleicht ist sie ja
>> schon beim nächsten Versuch durch.

>Das kann man nie wissen.

Eben.

>Aber meine kurze Prüfung hat sie bestanden (Flusspannung passt noch,
>Leckstrom hat sich nicht geändert). Viel mehr kann ich hier jetzt nicht
>tun.

>Ich bezweifle die Hotspots eigentlich, weil eine halbe Stunde ist das
>schon gelaufen. Die Diode ist klein, da sollten sich thermische Effekte
>schnell stattfinden. Aber wissen kann ich es nicht.

Eben. Die Diodenhersteller und viele andere Leute an Unis haben DEUTLICH 
mehr Zeit, Grips und Aufwand in das Thema inverstiert.

>Eigentlich könnte man das ja mal machen. Also ein Statement von einem
>Hersteller zum Thema einholen. Das könnte die Frage tatsächlich
>abschließend klären :-)

Die Hersteller werden einen Teufel tun, und auch nur EINE einzige 
VERBINDLICHE Zusage zu ihren Produkten machen, die außerhalb der 
garantierten Werte im Datenblatt liegt.
Wenn man gute Beziehungen hat bekommt man zwar wertvolle Informationen, 
wie weit man gewisse Parameter noch ausreizen kann bzw. wieviel 
Sicherheit in garantierten Parametern schon drinsteckt, aber das Risiko 
trägt man trotzdem selber.

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