Hallo zusammen, mein Sohn hat mich gestern mit dem Thema der Sperrspannung/ Durchbruchsspannung von Dioden aus dem Physikunterricht überrascht. Für uns klar, Datenblatt steht alles drin. Der Lehrer ist der Meinung, das ist nicht wirklich messbar und die Diode würde eine Messung nicht überstehen. Wir haben daraufhin gestern das Web gefragt auch die eine oder andere Antwort erhalten, einen richtigen Messaufbau, wenn das möglich ist, jedoch nicht gefunden. Ist es möglich die Durchbruchspannung oder Sperrspannung zu ermitteln ohne dass die Diode dabei zerstört wird? Grüße Klaus
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Ganz einfach. Fang mit einer Diode mit niedriger Sperrspannung an. Schottky oder alte Ge-Diode. Dazu einen hochohmigen Spannungsmesser, ca. 200V= und ein Vorwiderstand. Etwa 2 - 5MOhm. (?) Für eine 400V Diode sollte die Spannung vielleicht 2000V sein.
Der Lehrer sollte sich mal über Z-Dioden schlau machen. Die Hersteller messen oft gepulst, aber wenn du vorsichtig die Spannung hochdrehst, kannst du den heftigen Anstieg des Sperrstroms erfassen. Hochohmigen Vorwiderstand nicht vergessen. Arno
Klaus H. schrieb: > Ist es möglich die Durchbruchspannung oder Sperrspannung zu ermitteln > ohne dass die Diode dabei zerstört wird? Natürlich ist es das. Man muss halt die Stromstärke ausreichend limitieren. Das Problem beim Durchbruch bei Dioden, die dafür nicht ausgelegt sind ist ja, dass er nicht gleichmäßig über die gesamte Sperrschichtfläche erfolgt und daher zu lokalen Überhitzungen führen kann. Wenn man entsprechend vorsichtig ist und mit im Vergleich zur Größe der Diode geringem Strom herangeht, ist das aber beherrschbar. Man sollte natürlich dran denken, dass die Durchbruchsspannung temperaturabhängig ist. Was man also bei 20 °C misst, ist keinesfalls das, was man der Diode im Betrieb als Dauerlast zumuten darf.
Klaus H. schrieb: > Ist es möglich die Durchbruchspannung oder Sperrspannung zu ermitteln > ohne dass die Diode dabei zerstört wird? Jein. Im Datenblatt steht z.B. 1uA. Die legen also eine so hohe Spannung an die Diode an, und wenn der Strom unter 1uA bleibt, ist sie ok. Sie überlebt das. Drehst du aber die Spannung so weit auf, bis 100 Milliampere fliesen, wird die Diode durchaus beschädigt, die Verlustleistung ist ja erheblich. Zenerdioden werden allerdings absichtlich im Durchbruch betrieben, so lange die Verlustleistung also nicht erreicht wird, übersteht die Diode das.
Klaus H. schrieb: > Ist es möglich die Durchbruchspannung oder Sperrspannung zu ermitteln > ohne dass die Diode dabei zerstört wird? Ja. Man muss nur den dabei fließenden Strom so begrenzen, dass die zulässige Verlustleistung der Diode nicht überschritten wird. Dass die Diode da im Rückwärtsbetrieb "durchbricht" hört sich zwar schlimm und zerstörerisch an, ist aber vollständig reversibel. Manche Dioden wie z.B. Z-Dioden werden extra an diesem "Durchbruch" betrieben. Mit einer BE-Diode in Durchbruchrichtung lässt sich da ein hübscher Rauscherzeuger bauen: https://www.subroutine.info/6/noise/ Und so eine "durchbrechende" BE-Diode ist es dann auch, warum ein 78er Spannungsregler ab ca. 8V (7808, 7812, 7815...) evtl. eine Rückwärtsdiode braucht.
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Lothar M. schrieb: > lässt sich da ein hübscher Rauscherzeuger bauen Hmm, da hatte ich jetzt beim ersten Lesen „Raucherzeuger“ gelesen. :-))
Das Problem ist die Energie beim Durchbruch: Der Aufbau muss so wenig Kapazität wie möglich haben, denn die Energie aus dieser Kapazität zerstört sonst das Messobjekt. Ralf
Ralf H. schrieb: > Das Problem ist die Energie beim Durchbruch: Der Aufbau muss so wenig > Kapazität wie möglich haben, denn die Energie aus dieser Kapazität > zerstört sonst das Messobjekt. Nein, denn die Diode hat ja keinen negativen Widerstand, sie "bricht" deshalb in dieser Betriebsart auch nicht auf eine niedrigere Spannung zusammen, entlädt somit auch nicht irgendwelche parallel geschalteten Kondensatoren und muss deshalb auch nicht die darin gespeicherte Energie abkönnen. Sondern sie beginnt einfach ab einer gewissen Spannung so langsam besser zu leiten. Und wenn dieser Strom einen festgelegten Wert erreicht, ist auch die "Durchbruchspannung" erreicht. Jörg W. schrieb: > beim ersten Lesen „Raucherzeuger“ gelesen Gabs bei dir diesbezüglich kürzlich Probleme bei der Inbetriebnahme eines Prototypen? ;-)
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Klaus H. schrieb: > Hallo zusammen, > > > mein Sohn hat mich gestern mit dem Thema der Sperrspannung/ > Durchbruchsspannung von Dioden aus dem Physikunterricht überrascht. Nimm einen hohen Serienwiderstand (10k als Beispiel) und dreh die Spannung hoch, bis ein Strom fließt. Stell diesen in z.B. 1µA-Schritte höher. Miss Spannung und Strom, man braucht 2 Multimeter dazu. Zeichne das in Excel auf. Eine Stromrichtige Messung macht hier vermutlich Sinn. Geh aber nicht über z.B. 200µA, um die Diode thermisch nicht zu überfahren. Geht so problemlos auch mit Transistoren und FET. Der Durchbruch ist in der Regel reversibel. Außer beim UGS von FET zum Beispiel. Man kann sich durch einen ausreichend großen Widerstand ohne böse Überraschungen und magischen Rauch machen.
E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb: > Geh aber nicht über z.B. 200µA, um die Diode thermisch nicht zu > überfahren. 200µA bei z.B. 200V sind nur 40mW. Das dürfte sogar die kleinste im Physikunterricht verwendete Diode aushalten... > Der Durchbruch ist in der Regel reversibel. Außer beim UGS von FET zum > Beispiel. Bei einem Sperrschicht-FET ist der "Durchbruch" auch kein Problem. Wenn aber die isolierende Oxidschicht eines MOSFET durchschlägt (egal in welche Richtung die Ugs dabei angelegt wird), dann ist der kaputt. Der Mechanismus eines solchen "Durchbruchs" ist ja auch völlig anders.
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Lothar M. schrieb: > E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb: >> Geh aber nicht über z.B. 200µA, um die Diode thermisch nicht zu >> überfahren. > 200µA bei z.B. 200V sind nur 40mW. Das dürfte sogar die kleinste im > Physikunterricht verwendete Diode aushalten... > >> Der Durchbruch ist in der Regel reversibel. Außer beim UGS von FET zum >> Beispiel. > Bei einem Sperrschicht-FET ist das auch kein Problem. > Wenn aber die isolierende Oxidschicht eines MOSFET durchschlägt, dann > ist der kaputt. Das stimmt schon. Um den Durchbruch zu zeigen, reichen 200µA aber aus, und man ist auf der sicheren Seite. Mehr macht wenig Sinn. Außer bei speziellen Power-Schottkys bei hohen Temperaturen, aber hier wird man wohl irgendeine Kleinsignaldiode nehmen.
E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb: > Außer bei speziellen Power-Schottkys bei hohen Temperaturen, aber hier > wird man wohl irgendeine Kleinsignaldiode nehmen. Bei solchen Power-Schottkys sieht man dann auch, dass der Leckstrom rückwärts ganz schön hoch sein kann. Bei einer 10A Diode guckt man sich da bei höheren Sperrschichttemperaturen im Sperrbetrieb wegen 3mA noch nicht schräg an... ;-)
Im Datenblatt ist sehr wohl angegeben, bei welchem Strom I_R die Durchbruchspannung V_RRM oder V_DC definiert ist. Bei einer 1N4001 von Vishay [1] sind dies: V_RRM = V_DC = 50 V I_R = max. 5 µA @ 25°C bzw. 50 µA @ 125°C Umgebungstemperatur T_A Zu Z-Dioden und TVS-Dioden wurde dies bereits gesagt. [1] http://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf
Durchbruchspannungen hatte ich früher bei unbekannten Dioden stationär gemessen, vor www-Zeit, also ohne Datenblätter. Man braucht ein hochohmiges Voltmeter, Elektrostate sind sehr selten, also einen 90-MOhm-Vorwiderstand (9x 10M) für ein DVM mit 10M Eingangswiderstand. Die angezeigte Spannung ist 1/10. Eine Hochspannungsquelle (Netz-Vervielfacher) und einen so hohen gebastelten Vorwiderstand, daß nur 1 µA fließen. Die Dimensionierung ist mit etwas Rechnerei verbunden, andere Ströme sind auch machbar. Die Diode wird angeklemmt, das modifizierte Voltmeter parallel. Die angezeigte Durchbruchspannung kann rechnerisch korrigiert werden (100 MOhm parallel zur Diode), aber eigentlich interessiert nur der ungefähre Wert. Gruß - Werner
Marek N. schrieb: > Im Datenblatt ist sehr wohl angegeben, bei welchem Strom I_R die > Durchbruchspannung V_RRM oder V_DC definiert ist. Aber Obacht: diese Durchbruchspannung ist bei "normalen" Dioden eben nicht im Mindesten "definiert", sondern es ist nur das Messverfahren für den schlechtesten Wert festgelegt. Eine 1N4001 wird also trotz der "definierten" VRRM von 50V deutlich mehr aushalten. Muss sie auch, denn diese Spannung wird auch bei Wechselspannung für den Effektivwert garantiert.
Lothar M. schrieb: > Bei solchen Power-Schottkys sieht man dann auch, dass der Leckstrom > rückwärts ganz schön hoch sein kann. Bei einer 10A Diode guckt man sich > da bei höheren Sperrschichttemperaturen im Sperrbetrieb wegen 3mA noch > nicht schräg an... ;-) Wegen dieses Sperrstroms sollte man aber Schottky-Dioden nicht allzustark überdimensionieren.
Lothar M. schrieb: > E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb: >> Geh aber nicht über z.B. 200µA, um die Diode thermisch nicht zu >> überfahren. > 200µA bei z.B. 200V sind nur 40mW. Das dürfte sogar die kleinste im > Physikunterricht verwendete Diode aushalten... Ich würde den Strom so klein wählen, dass die Verlustleistung auf weniger als 1mW begrenzt bleibt. Grund: Jörg W. schrieb: > Das Problem beim Durchbruch bei Dioden, die dafür nicht ausgelegt sind > ist ja, dass er nicht gleichmäßig über die gesamte Sperrschichtfläche > erfolgt und daher zu lokalen Überhitzungen führen kann. Durch solche lokalen Überhitzungen geht das Bauteil nicht immer komplett kaputt, aber seine Parameter (bspw. der Sperrstrom bei gegebener Spannung) können sich ändern.
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Lothar M. schrieb: > Marek N. schrieb: >> Im Datenblatt ist sehr wohl angegeben, bei welchem Strom I_R die >> Durchbruchspannung V_RRM oder V_DC definiert ist. > Aber Obacht: diese Durchbruchspannung ist bei "normalen" Dioden eben > nicht im Mindesten "definiert", sondern es ist nur das Messverfahren für > den schlechtesten Wert festgelegt. Ganz recht. Und man kann sich trefflich streiten, wann denn die Durchbruchspannung erreicht ist. Bei 1µA, bei 10µA? Klar ist, daß es irgendwann einen Lawinendurchbruch gibt. Aber bis dahin will man die Diode eher nicht belasten. Außer spezielle Typen, die für den Avalanchebetrieb spezifiziert sind. > Eine 1N4001 wird also trotz der "definierten" VRRM von 50V deutlich mehr > aushalten. Muss sie auch, denn diese Spannung wird auch bei > Wechselspannung für den Effektivwert garantiert. Nein. Die Sperrspannung V_rrm im Datenblatt ist die Spitzenspannung, nicht der Effektivwert. Der Effektivwert ist eher selten angegeben. Und wenn, dann ist er wie zu erwarten, nur 70% des Maximalwerts. Beim kurzen Stöbern im Archiv habe ich nur ein Datenblatt gefunden, das V_r(rms) spezifiziert. Siehe Screenshot.
Eine 1N4007 ist viel mehr gefaehrdet zu zerschiessen als eine 1N4001 bei dieser Messung. Verlustleistung fuer Messstrom berechnen und vergleichen, als Hinweis fuer den Lehrer.
E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb: > Geht so problemlos auch mit Transistoren und FET. Der Durchbruch ist in > der Regel reversibel. Außer beim UGS von FET zum Beispiel. Beim U_GS Durchbruch eines MOSFETs bricht auch keine Halbleitersperrschicht durch, beim Sperrschicht-FET schon. Da gilt es also zu unterscheiden.
Hallo zusammen, WOW! Vielen Dank für die Unterstützung. Ich muss das jetzt mit meinem Junior durchgehen und auch für ihn verständlich aufarbeiten. Was ich mit dem Lehrer mache, weiß ich noch nicht. die Messinstrumente in der Schule sind Steinzeit, diverse analoge Zeigerteile mit Innenwiderständen von 10-20KOhm ohne verstärker, da brauche ich nicht wirklich anzufangen eine Spannung zu messen. Das positive, abendfüllendes vernünftiges Programm. Super, dann mal rann an die Umsetzung und den Lehrer etwas unterstützen;-) Ich denke, das mit der 1N4001 ist eine gute Idee, zumal die aufzubauende Spannung noch überschaubar hoch ist. 1000V und mehr in der Schule... sollte nicht unbedingt sein. Grüße Klaus.
Klaus H. schrieb: > Ich denke, das mit der 1N4001 ist eine gute Idee, Nicht wundern wenn die mehr als 1000V aushält.
Klaus H. schrieb: > Super, dann mal rann an die Umsetzung und den Lehrer etwas > unterstützen;-) Bloss nicht, das einzige was du erreichen kannst sind schlechte Noten für deinen Sohn, und das nicht nur jetzt sondern auch in Zukunft. Manche Lehrer sind sich klar über Steinzeit-Ausrüstung und -Wissen, manche nicht, aber alle sind tödlich beleidigt wenn man das anspricht. Georg
georg schrieb: > Manche > Lehrer sind sich klar über Steinzeit-Ausrüstung und -Wissen, manche > nicht, aber alle sind tödlich beleidigt wenn man das anspricht. Und jetzt sollen die Kinder nichts lernen, um den Lehrer nicht zu verletzen?? Verfluchte Scheiße, ist das eine blöde Einstellung.
Klaus H. schrieb: > die Messinstrumente in der Schule sind Steinzeit, diverse analoge > Zeigerteile mit Innenwiderständen von 10-20KOhm ohne verstärker, da > brauche ich nicht wirklich anzufangen eine Spannung zu messen. Auch damit gehts: https://de.wikipedia.org/wiki/Stromrichtige_Schaltung
Sven S. schrieb: > Und jetzt sollen die Kinder nichts lernen, um den Lehrer nicht zu > verletzen?? > Verfluchte Scheiße, ist das eine blöde Einstellung. Der Lehrer ist mir herzlich egal, aber die Kinder müssen es ausbaden. Georg
Klaus H. schrieb: > Ich denke, das mit der 1N4001 ist eine gute Idee, zumal die aufzubauende > Spannung noch überschaubar hoch ist. 1000V und mehr in der Schule... > sollte nicht unbedingt sein. Und was genau spicht dagegen, das Prinzip anhand einer Zener-Diode im Bereich von unkritischer Kleinspannung messtechnisch anzugehen? Der Rest ist Didaktik. Man muss den Schülern doch nicht auf die Nase binden, dass das Messobjekt nicht irgendeine, sondern eine Zenerdiode ist.
Klaus H. schrieb: > Ich denke, das mit der 1N4001 ist eine gute Idee, zumal die aufzubauende > Spannung noch überschaubar hoch ist. 1000V und mehr in der Schule... Lass dass mit der hohen Spannung. Die 1N4001 ist eigentlich der "Abfall". Wenn es nicht genug gibt, werden einfach 600V-Typen als 1N4001 gestempelt. Nimm, wie schon gesagt, eine alte Ge-Diode oder Schottky mit 30V. Es kommt ja nur auf das Prinzip an.
michael_ schrieb: > Nimm, wie schon gesagt, eine alte Ge-Diode oder Schottky mit 30V. > Es kommt ja nur auf das Prinzip an. Oder eine Basis-Emitter-Diode. Die bricht bei 5…7 V durch.
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Hier mal eine Beispielschaltung. Aus Jakobaschk electronica 160. Mehr als 1000V Prüfspannung sollten sich nur versierte Elektroniker antun.
michael_ schrieb: > Aus Jakobaschk electronica 160. Darf man erfahren, weshalb FETs nicht nach diesem Verfahren geprüft werden dürfen? Ich hätte jetzt gesagt, gerade MOSFETs sind ja immun gegen den zweiten Durchbruch und viele Typen werden sogar damit beworben, dass sie "100 % avalanche tested" sind. P.S. Das Script, welches negative Bewertungen verteilt, scheint noch einen Bug zu haben und übersieht manche Beiträge.
Jörg W. schrieb: > Oder eine Basis-Emitter-Diode. Die bricht bei 5…7 V durch. Für die meisten Standard-LED sind 5V als maximale Spannung in Sperrrichtung angegeben. Der Durchbruch wird dann nicht beliebig weit entfernt sein.
Marek N. schrieb: > Ich hätte jetzt gesagt, gerade MOSFETs sind ja immun gegen den zweiten > Durchbruch und viele Typen werden sogar damit beworben, dass sie "100 % > avalanche tested" sind. Bei MOSFETs geht bei zu hoher U_GS die isolierende Oxidschicht kaputt.
Das wurde weiter oben schon mehrfach begründet.
Jörg W. schrieb: >> Ist es möglich die Durchbruchspannung oder Sperrspannung zu ermitteln >> ohne dass die Diode dabei zerstört wird? > > Natürlich ist es das. Man muss halt die Stromstärke ausreichend > limitieren. Könnte man. Aber vorm Durchbruch steigt der Sperrstrom bereits an. Wie will man daraus ableiten, welche max. Sperrspannung die Diode genau hat? Auch ins DB nach Sperrströmen schauen bringt nichts, dort werden solche Werte gern mal um z.B. Faktor 10 übertrieben, um auf Nummer sicher zu gehen. Bei z.B. 150 oder 25°C DARF die Diode z.B. max. 10µA Sperrstrom haben. Die Realität liegt meist um eine, wenn nicht zwei Größenordnungen niedriger. Von Exemplar zu exemplar stark variierend. Lothar M. schrieb: >> Ist es möglich die Durchbruchspannung oder Sperrspannung zu ermitteln >> ohne dass die Diode dabei zerstört wird? > Ja. > Man muss nur den dabei fließenden Strom so begrenzen, dass die zulässige > Verlustleistung der Diode nicht überschritten wird. Das nun gleich gar nicht. Dann wäre es ja eine Zenerdiode! Man kann es abkürzen: die Spannungsfestigkeit einer unbekannten Si-Diode ist nicht zerstörungsfrei testbar. Sowas wie der TO angedenkt, habe ich aber mal bei unbekannten Mosfets gemacht. lässt man jetzt mal Uralt-Mosfets mit zweitem Durchbruch außen vor, so kann man bei denen sehr gut über einen kleinen Teststrom die max Uds erfahren. Liegt meist so 10% unter dem gemessenen Wert, allerdings temperaturabhängig. Und diese Spannung ändert sich auch kaum, ob nun z.B. 100µA, oder 10mA Teststrom.
Jörg W. schrieb: > Oder eine Basis-Emitter-Diode. Die bricht bei 5…7 V durch. Da wird der Lehrer aber sagen, LED sind keine Dioden :-)
Entschuldigung, auch Transistoren sind keine!
Paule, Bademeister schrieb: > Man kann es abkürzen: die Spannungsfestigkeit einer unbekannten Si-Diode > ist nicht zerstörungsfrei testbar. Wenn du meinst. Kannst auf jeden Fall schön theoretisieren – während die Praktiker schon lange wissen, was ihre Dioden tatsächlich aushalten.
Jörg, was für eine alberne Reaktion auf meinen wahren Beitrag zum Thema.
Ich habe nicht bezweifelt, dass der Beitrag „wahr“ ist, aber mit dem Inhalt des Beitrags gehe ich nicht konform. Das Aufstellen von Behauptungen wie „die Spannungsfestigkeit einer unbekannten Si-Diode ist nicht zerstörungsfrei testbar“ verursacht bei allen, die das schon gemacht haben, einfach mal nur unverständiges Kopfschütteln – insbesondere mit der Absolutheit, die da ausgedrückt wird. Sicherlich gibt es ein Restrisiko, das bezweifelt keiner, aber das ist eben noch was anderes als „ist nicht zerstörungsfrei testbar“.
Ich habe oben detailliert erklärt, warum es nicht geht. Was soll ich denn noch machen? Daß die Sperrspannung nicht zerstörungsfrei zu testen ist, war lediglich die Zusammenfassung. Es sieht weit eher danach aus, daß du nicht mit der Berichtigung klar kommst, diese auch nicht widerlegen kannst, dafür aber zu Maulen anfängst. Und dein letzter Beitrag geht sogar ein zweites Mal in diese Richtung.
Paule, Bademeister schrieb: > Ich habe oben detailliert erklärt, warum es nicht geht. Darum schrieb ich ja: du kannst gut theoretisieren. In der Praxis spielt das einfach keine Rolle: der Sperrstrom steigt ab einer bestimmten Spannung ziemlich rasant an. Daher ist es praktisch (zumindest bei Silizium-Sperrschicht-Dioden – Germanium oder Schottky ist bisschen anders) völlig egal, ob du die Sperrspannung nun auf 1 µA oder 10 µA festlegst, der Unterschied in der Spannung zwischen beiden Werten ist nicht allzu groß (weniger als 10 %). Dass man das Ganze auch über die Temperatur betrachten muss (also insbesondere bei der höchsten gewünschten Temperatur), wurde auch schon oben geschrieben.
Jörg W. schrieb: > ob du die Sperrspannung nun auf 1 µA > oder 10 µA festlegst, der Unterschied in der Spannung zwischen beiden > Werten ist nicht allzu groß (weniger als 10 %) Von diesen Werten träumen sogar die allermeisten Zenerdioden... Der Irrtum beginnt dort, wo man annimmt, der im DB übliche MAXIMALwert des Sperrstroms läge auch nur in etwa beim realen Sperrstrom. Also, wenn es für dich besser klingt, dann sage ich ja zu folgender Formulierung: Die Sperrspannung einer Si-Diode ist über einen Teststrom im Bereich zwischen (z.B.) 200 und 1000V eingrenzbar. Wobei dieser Test schon per Definition verboten ist, insbesondere für stark variierende Testströme mit Aussagekraft.
Paule, Bademeister schrieb: > Von diesen Werten träumen sogar die allermeisten Zenerdioden... Diese (wahllos rausgegriffene) 1N4148 träumt nicht davon:
1 | Urr Irr |
2 | 119 V 0,1 µA |
3 | 128 V 1 µA |
4 | 136 V 10 µA |
So schlecht war meine Schätzung mit „< 10 %“ wohl nicht: 8 V Unterschied zwischen 1 und 10 µA, oder 6 %. Benutzen würde ich sie (bei Zimmertemperatur) bis maximal 100 V. Damit ist man auf der sicheren Seite.
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Hier hat jemand die Durchbruchspannung der oft benutzten 1N4148 gemessen. Ich hoffe das hilft die vielen Spekulationen zu beenden. https://2n3904blog.com/1n4148-reverse-breakdown-voltage/
Helmut S. schrieb: > Hier hat jemand die Durchbruchspannung der oft benutzten 1N4148 > gemessen. Passt ziemlich genau auch zu meinem Exemplar.
Sind das gemessene Daten? Dann ist die Diode in der Tat besser als eine Zener. Jetzt bleibt nur noch das Problem, daß die Diode bereits über ihre Nenndaten betrieben wurde. Und, daß man bei einer unbekannten Diode gar nicht die Höhe des Teststroms wählen kann, ohne bereits einen Durchbruch zu riskieren. Ab Spannung X darf ein Durchbruch erfolgen, nur, wo liegt Spannung X? Und wie hoch liegt der tatsächliche Durchbruch bei dieser Diode über den Nennspannung? Wie weit ist mein Testergebnis von der Durchbruchspannung entfernt? Einerseits gibt es Dioden mit sehr unterschiedlichen Nennströmen und Chipgröße, das ergibt sicherlich ganz andere testströme. Dann gibt es auch Dioden mit hoher/niedrigem Sperrstrom, usw...das weiß ich doch zuvor alles nicht. Ich könnte deinen Test z.B. auch mit 0,01µA bis 0,1µA machen, oder aber mit 100µ bis 1mA. Bekomme dabei deutlich andere Ergebnisse, riskiere einen Durchbruch, weiß am Ende aber immer noch nichts...
> Einerseits gibt es Dioden mit sehr unterschiedlichen Nennströmen und
Chipgröße, das ergibt sicherlich ganz andere testströme. Dann gibt es
auch Dioden mit hoher/niedrigem Sperrstrom, usw...das weiß ich doch
zuvor alles nicht.
Dafür gibt es das Datenblatt. Natürlich kann man da nicht blind
niederohmig Spannung anlegen sondern man mach das so hochohmig wie
möglich und dreht die Spannung langsam hoch. Am Stromverlauf kann man
dann sehr gut erkennen wo die Diode ihre Grenze hat.
Sven S. schrieb: > Und jetzt sollen die Kinder nichts lernen, um den Lehrer nicht zu > verletzen?? > Verfluchte Scheiße, ist das eine blöde Einstellung. So läuft's doch immer im wahren Leben! So gewöhnt er sich schon mal dran... Gruss Chregu
Klaus H. schrieb: > Hallo zusammen, > > WOW! Vielen Dank für die Unterstützung. > > Ich muss das jetzt mit meinem Junior durchgehen und auch für ihn > verständlich aufarbeiten. > > Was ich mit dem Lehrer mache, weiß ich noch nicht. die Messinstrumente > in der Schule sind Steinzeit, diverse analoge Zeigerteile mit > Innenwiderständen von 10-20KOhm ohne verstärker, da brauche ich nicht > wirklich anzufangen eine Spannung zu messen. Dochdoch, das geht selbstverständlich auch damit. Man muss dann eben Stromrichtig messen. Als Strommessgerät in Serie zu der Diode, und misst misst die Spannung über die Diode und das Messgerät gleichzeitig. Das Strommessgerät misst den Strom des Messgerätes dann nicht mit, der ja bei 20k durchaus relevant ist. Das Spannungsmessgerät misst allerdings den Spannungsabfall am Strommessgerät mit. Bei µA dürfte der nicht zu groß sein. Wenn man genau sein will, kann man den Innenwiderstand des Strommessgerätes aus den Ergebnissen herausrechnen. Weil das Strommessgerät einfach ein ohmscher Widerstand sein sollte, geht das mit 3. KLasse-Physik (Der Fehler ist U=R*I, R muss man aus dem Handbuch ablesen oder messen, I weiß man aus der Messung).
E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb: > Klaus H. schrieb: >> Hallo zusammen, >> >> WOW! Vielen Dank für die Unterstützung. >> >> Ich muss das jetzt mit meinem Junior durchgehen und auch für ihn >> verständlich aufarbeiten. >> >> Was ich mit dem Lehrer mache, weiß ich noch nicht. die Messinstrumente >> in der Schule sind Steinzeit, diverse analoge Zeigerteile mit >> Innenwiderständen von 10-20KOhm ohne verstärker, da brauche ich nicht >> wirklich anzufangen eine Spannung zu messen. > Als Strommessgerät in Serie zu der Diode, und misst misst die Spannung > über die Diode und das Messgerät gleichzeitig. > Das Strommessgerät misst den Strom des Messgerätes dann nicht mit, der > ja bei 20k durchaus relevant ist. > Das Spannungsmessgerät misst allerdings den Spannungsabfall am > Strommessgerät mit. Bei µA dürfte der nicht zu groß sein. Vielleicht gibt es in der Schule ja ein Oszilloskop und eine Wechselspannungsquelle. Dann würde ich eine Zenerdiode nehmen und mit einem Aufbau wie in diesem Link die Diodenkennlinie visualisieren. Und von der Zenerdiode ausgehend kann man das auf normale Dioden abstrahieren. http://www.elexs.de/oszi3.htm Ich denke es geht dem Lehrer nicht um die exakte Vermessung einer bestimmten Diode, sondern um das Prinzip einer Diode. Und das kann man mit so einem Aufbau wunderbar zeigen.
Paule, Bademeister schrieb: > Sind das gemessene Daten? Ja, sicher. Dachtest du, ich erfinde dir hier welche? ;-) Ich wollte damit auch verdeutlichen, dass es sehr wohl ganz und gar praktikabel ist, das zu messen. Die Diode hat auf diese Weise gerade mal 1,4 mW umsetzen müssen, und an der Stelle war schon klar und deutlich sichtbar, wieviel Spannung sie verträgt. Man hätte auch schon bei 1 µA aufhören können. Selbstverständlich gibt es ein minimales Restrisiko, dass sie nun eine Vorschädigung haben könnte, aber das ist wohl geringer als das Risiko, dass sie beim Einlöten einen thermischen Schaden durch die Löttemperatur nimmt. > Dann ist die Diode in der Tat besser als eine > Zener. Nein, in etwa gleich. Z-Dioden (der Zener-Effekt ist bei diesen Spannungen irrelevant) sind halt speziell darauf getrimmt, aber der Avalanche-Effekt führt auch bei normalen Si-Dioden zu einer ausgeprägten Konstantspannungs-Charakteristik. Anders als bei Z-Dioden hast du die eben nur nicht vorab klassifiziert, du kannst also keine 1N4148 aus der Kiste nehmen und dich drauf verlassen, dass sie irgendwas um 110 bis 120 V stabilisieren wird. Es könnten auch 140 oder 150 V werden. > Jetzt bleibt nur noch das Problem, daß die Diode bereits über ihre > Nenndaten betrieben wurde. Und, daß man bei einer unbekannten Diode gar > nicht die Höhe des Teststroms wählen kann, ohne bereits einen Durchbruch > zu riskieren. Man kann da gesunden Menschenverstand walten lassen: wenn ich eine Glasdiode im DO-35-Gehäuse habe, werde ich mit der Messung bei einigen µA aufhören. Habe ich eine Gehäuseform, die auf einen 200-A-Schweißgleichrichter hindeutet, dann muss ich mir von einer vergleichbaren Si-Diode ein Datenblatt beschaffen und danach den Strom festlegen (und mich natürlich vorher vergewissern, dass es eine Sperrschicht-Diode ist und nicht etwa eine Schottky-Diode).
Jörg W. schrieb: >> Dann ist die Diode in der Tat besser als eine >> Zener. > > Nein, in etwa gleich. Na dann nimm mal eine normale Zener, und gib 0,1µA drauf...da wird aus einer z.B. 12V Zener ganz schnell eine vermeintliche 5V Zener. Bei 1µA hat sie dann vielleicht schon 9V. Erst ab z.B. 50µA sind die 12V erkennbar, und bei steigenden Strömen ein Verhalten, wie bei deinem Test.
Paule, Bademeister schrieb: > Jörg W. schrieb: >>> Dann ist die Diode in der Tat besser als eine >>> Zener. >> >> Nein, in etwa gleich. > > Na dann nimm mal eine normale Zener, und gib 0,1µA drauf...da wird aus > einer z.B. 12V Zener ganz schnell eine vermeintliche 5V Zener. Bei 1µA > hat sie dann vielleicht schon 9V. Das sind trotzdem noch weniger als 10V Spannungsdifferenz zwischen den beiden Arbeitspunkten. Wie bei der 1N4148 auch. Wenn man sich auf so Feinheiten wie die Steilheit des Stromanstiegs verlegt, sollte man außerdem auch noch fein zwischen Zener-Effekt (Zenerdioden niedriger Nennspannung) und Avalanche-Effekt unterscheiden. Bei einer 1N4148 ist das rein der Avalanche-Effekt. Und der ist typischerweise steiler.
Axel S. schrieb: > Wenn man sich auf so Feinheiten wie die Steilheit des Stromanstiegs > verlegt, sollte man außerdem auch noch fein zwischen Zener-Effekt > (Zenerdioden niedriger Nennspannung) und Avalanche-Effekt unterscheiden Ja, das wird bei 12 V noch ein Punkt sein, da ist noch eine ganze Ecke Zener-Effekt mit dabei. Aber ich werde auch mal eine Kleinleistungs-Z-Diode mit 12 V vermessen, just for fun.
Da gibt es sogar extra Messgeräte dafür um es möglichst bequem zu haben z.B Keysight B2900A Serie miss mit 10fA und 100nV Auflösung und liefert auch entsprechende Ströme und Spannung produziert schöne Kennlinien und auch die SPICE Bauteile Werte zur Simulation.
Paule, Bademeister schrieb: > Na dann nimm mal eine normale Zener, und gib 0,1µA drauf...da wird aus > einer z.B. 12V Zener ganz schnell eine vermeintliche 5V Zener. Bei 1µA > hat sie dann vielleicht schon 9V. > Erst ab z.B. 50µA sind die 12V erkennbar, und bei steigenden Strömen ein > Verhalten, wie bei deinem Test. Sorry, aber man nimmt ja auch kein 3/4 Zoll Wasserhahn um einen Volumenstrom von Milliliter pro Minute einzustellen. Man sollte Dinge schon in ihrem spezifizierten Bereich benutzen.
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Paule, Bademeister schrieb: > Na dann nimm mal eine normale Zener, und gib 0,1µA drauf...da wird aus > einer z.B. 12V Zener ganz schnell eine vermeintliche 5V Zener. Bei 1µA > hat sie dann vielleicht schon 9V. > Erst ab z.B. 50µA sind die 12V erkennbar, und bei steigenden Strömen ein > Verhalten, wie bei deinem Test. Natürlich erhält man mit entsprechend kleinen Strömen auch beliebig kleine Spannungen. Entscheidend ist aber der Knick, den die Kennlinie an der Stelle des Durchbruchs macht. Und den siehst du auch bei einer 12V-Z-Diode deutlich. Je höher die nominelle Z-Spannung der Diode, umso ausgeprägter ist auch der Knick. Ich habe mal ein paar Punkte aus zwei Diagrammen im Datenblatt der UDZLV100 (spannungsmäßig vergleichbar mit Jörgs 1N4148) herausgelesen und sie in ein gemeinsames Diagramm eingetragen (s. Anhang). Selbst in der logarithmischen Darstellung bleibt kein Zweifel, wo die Diode beginnt durchzubrechen. Man muss sich also bei der Messung nur mit dem Strom langsam an die Stelle des Durchbruchs herantasten. Dann erhält man ein genaues und eindeutiges Ergebnis, und die Diode bleibt dennoch heile.
Yalu X. schrieb: > Natürlich erhält man Udo S. schrieb: > Sorry, aber man nimmt ja auch kein Axel S. schrieb: > Wenn man sich auf so Feinheiten wie die Steilheit des Stromanstiegs Was wollt ihr denn nur? Bevor ihr viel sinnlos schreibt, versteht doch bitte erstmal meinen Beitrag! Ich habe lediglich festgestellt, daß die Messergebnisse der 4148 an z.B. 0,1µA vs. 1µA besser sind, als bei einer (normalen) Zener. Es gibt keinen Grund, mir den eigentlichen Arbeitsbereich einer Z-Diode zu erklären. Zumal ich genau das weiß, das z.B. Jörg noch messen muss (und uns in Kürze bestätigen wird). Ihr dürft hier gern Si-Diode an Überspannung testen, und Pi mal Daumen annehmen, welcher Strom noch nicht zur Beschädigung/Zerstörung führt. Im nächsten Thread lese ich dann von denselben Leuten, daß man die Daten des DB niemals verlassen darf. Bis dahin!
Paule, Bademeister schrieb: > Zumal ich genau das weiß, das > z.B. Jörg noch messen muss (und uns in Kürze bestätigen wird). Die hast du noch deutlicher unterschätzt als die normalen Si-Dioden. Um vergleichbar mit der 1N4148 zu sein, habe ich eine ZPD10 genommen (von ITT), die ebenfalls im DO-35-Gehäuse daher kommt. Mit 10 V ist das nun noch eine Z-Diode, die einen ausgeprägten Anteil des Zener-Effekts haben sollte.
1 | Urr Irr |
2 | 10,09 V 0,1 µA |
3 | 10,20 V 1 µA |
4 | 10,23 V 10 µA |
Lediglich wenn man eine echte Zener-Diode nimmt, sieht man dazu einen deutlichen Unterschied. Hatte eine DO-35-Diode gefunden, die lediglich mit "5.1" markiert ist:
1 | Uz Iz |
2 | 3,2 V 10 µA |
3 | 4,0 V 100 µA |
4 | 4,7 V 1 mA |
5 | 5,1 V 5 mA |
Eine SZX21/5,1 aus DDR-Beständen verhält sich sehr ähnlich. Aber das ist eben der Zener-Effekt. Mit dem (Avalanche-)Durchbruch einer Si-Diode hat das rein gar nichts mehr zu tun; diese geringen Z-Spannungen bekommt man nur durch sehr hohe Dotierungen zustande. Insofern ist der Vergleich mit der Aufgabenstellung, um die es im Thread ging, hier nicht passend. > Im nächsten Thread lese ich dann von denselben Leuten, daß man die Daten > des DB niemals verlassen darf. Bis dahin! Eine 1N4148 hat Datenblattangaben für den Sperrstrom bis zu 50 µA (bei Maximaltemperatur). Selbst 10 µA bei der Messung sind damit noch völlig innerhalb der Datenblatt-Grenzen, und wir hatten ja schon festgestellt, dass es auch völlig genügt hätte, sich auf 1 µA oder sogar nur 100 nA zu beschränken, um die Knickspannung zu ermitteln.
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