Moin, ich hab mal eine grundlegende Frage zum erlaubten Dauerflussstrom von Dioden (hier am Beispiel der 1N4001). Häufig liest man allgemeine Angaben nach dem Motto "Die 1N4001 ist eine 1A, 50V Diode" - was sich ja so liest, als könnte man einen Strom von 1A ohne Sorge durch die Diode fließen lassen (wenn man die erlaubte Verlustleistung mal ignoriert). Im Datenblatt findet sich der Wert von 1A auch wieder - allerdings als "I_F(AV)". Das ist nach meinem Verständnis der erlaubte Wert, wenn die Diode in einer Einweggleichrichterschaltung für eine Sinusspannung mit ca. 50Hz genutzt wird. Damit müsste der erlaubte Dauerflussstrom doch deutlich unter 1A liegen, oder? Und falls dem so ist, wie ließe sich das ausrechnen?
Damian R. schrieb: > wie ließe sich das ausrechnen? Datenblatt: Kurve Vf vs. If sagt, bei 1A fallen 0.84V bei 100 GradC ab. https://www.farnell.com/datasheets/1689669.pdf Figure 1. Typical Forward Voltage Warum 100 GradC ? Weil die Diode bei dem Strom heiss wird. Rthja je nach Montageart, das Datenblatt zeigt mal 3, liegt um 65K/W, wenn es 40 GradC Umgebungstemperatur hat wird deine Diode mit 0.84W also auf 95 GradC aufgeheizt. Problemlos, sie würde 150 Grad vertragen, also 1.7W, also 2A mit Vf von 0.87V gehen noch wenn vernünftig montiert. Diese Dioden führen einen guten Teil der Wärme über die Anschlussdrähte an die Platine ab. Wer will, dass sie lange leben, nutzt sie aber nicht so heiss. Und andere Gehäuse (Glas, SMD) kühlen anders.
Damian R. schrieb: > ich hab mal eine grundlegende Frage zum erlaubten Dauerflussstrom von > Dioden (hier am Beispiel der 1N4001). > Im Datenblatt findet sich der Wert von 1A auch wieder - allerdings als > "I_F(AV)". Das ist nach meinem Verständnis der erlaubte Wert, wenn die > Diode in einer Einweggleichrichterschaltung für eine Sinusspannung mit > ca. 50Hz genutzt wird. Nein. Es ist der zeitliche (AVerage) Mittelwert des Durchflußstroms. Steht doch auch so im Datenblatt. Speziell in Gleichrichterschaltungen (egal ob Einweg- oder Mehrweg) ergibt sich das Problem, daß der Strom nichtkontinierlich fließt, insbesondere mit Ladekondensator (Stichwort: Stromflußwinkel). Der mittlere Strom ist dann kleiner als der Spitzendurchlaßstrom. Deswegen kann es sein, daß der periodische Spitzendurchlaßstrom (repetitive peak forward current) begrenzend ist. Wobei der speziell für die 1N4001 in kaum einem Datenblatt angegeben ist. Durch den nichtlinearen Zusammenhang von Flußspannung und Flußstrom (deren Produkt wiederum die Verlustleistung ergibt) wird man für solche Anwendungen besser prüfen, ob die Verlustleistung (respektive die Temperatur) zu hoch würde. Den meisten reicht allerdings die Abschätzung 1A.
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Axel S. schrieb: >> Im Datenblatt findet sich der Wert von 1A auch wieder - allerdings als >> "I_F(AV)". Das ist nach meinem Verständnis der erlaubte Wert, wenn die >> Diode in einer Einweggleichrichterschaltung für eine Sinusspannung mit >> ca. 50Hz genutzt wird. > > Nein. Es ist der zeitliche (AVerage) Mittelwert des Durchflußstroms. > Steht doch auch so im Datenblatt. Ich les aus den Datenblättern was anderes raus. Im oben von Michael verlinkten Datenblatt findet sich die Angabe "Average Rectified Forward Current (single phase, resistive load, 60 Hz, TA = 75°C)". Die Angabe der Frequenz wäre nach meinem Verständnis überflüssig, wenn es einfach nur ums arithmetische Mittel eines beliebig geformten Stroms ginge. Vishay gibt hier: https://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf als Beschreibung "Maximum average forward rectified current 0.375" (9.5 mm) lead length at T A = 75 °C " an. Bei Infineon findet sich hier: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon_Bipolar-AN20012_01_Technische_Informationen-AN-v1.0-de.pdf?fileId=db3a304335113a6301351ec1838e1359 auf Seite 17 (laut Acrobat, im Dokument ist das Seite 15) folgende Beschreibung: "3.1.11 Dauergrenzstrom I TAVM, I FAVM ITAVM, IFAVM ist der arithmetische Mittelwert des höchsten dauernd zulässigen Durchlassstromes bei Einwegschaltung nach DIN VDE 0558 Teil 1 mit ohmscher Belastung, bezogen auf eine definierte Gehäusetemperatur TC und Frequenz 40 bis 60 Hz." Aber alles in allem heißt das, dass der maximale Dauerflussstrom hauptsächlich vom verwendeten Gehäuse und weniger von der Sperrschichtstruktur abhängt?
Damian R. schrieb: > Ich les aus den Datenblättern was anderes raus. Im oben von Michael > verlinkten Datenblatt findet sich die Angabe "Average Rectified Forward > Current (single phase, resistive load, 60 Hz, TA = 75°C)". Die Angabe > der Frequenz wäre nach meinem Verständnis überflüssig, wenn es einfach > nur ums arithmetische Mittel eines beliebig geformten Stroms ginge. So sind es eben 10% bessere Werte als DC.
Damian R. schrieb: > Frage zum erlaubten Dauerflussstrom von Dioden Also ein Gleichstrom. Da interessiert allein die thermische Betrachtung: du darfst so viel Strom durchlassen, dass sie nicht zu heiß wird. Damian R. schrieb: > Aber alles in allem heißt das, dass der maximale Dauerflussstrom > hauptsächlich vom verwendeten Gehäuse und weniger von der > Sperrschichtstruktur abhängt? Jein. Es ist vorrangig ein thermisches Problem. Und das hängt maßgeblich von der Gehäusegröße, dem Durchmesser und der Länge der Anschlussdrähte sowie der Kupferfläche auf der Platine ab.
Ok, bis hierhin hab ich das dann glaube ich verstanden, schonmal Danke für die Erklärungen! Eines verwirrt mich aber noch, nämlich das Datenblatt zur BAS19: https://www.diodes.com/assets/Datasheets/Ds12004.pdf Dort ist I_O mit 200mA, I_FM aber mit 400mA angegeben - wie passt das denn zusammen, dass der durchschnittliche gleichgerichtete Flussstrom nur halb so groß wie der Dauerflussstrom ist?
Damian R. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Nein. Es ist der zeitliche (AVerage) Mittelwert des Durchflußstroms. >> Steht doch auch so im Datenblatt. > > Ich les aus den Datenblättern was anderes raus. Im oben von Michael > verlinkten Datenblatt findet sich die Angabe "Average Rectified Forward > Current (single phase, resistive load, 60 Hz, TA = 75°C)". Die Angabe > der Frequenz wäre nach meinem Verständnis überflüssig, wenn es einfach > nur ums arithmetische Mittel eines beliebig geformten Stroms ginge. Die Angabe einer Frequenz (genauer gesagt: einer Mindestfrequenz) ist notwendig, damit sich ein stabiler Mittelwert der Temperatur einstellt. Wenn z.B. ein Strom von 10A für 1s fließen würde und dann für 9s nichts, dann wäre der mittlere Durchflußstrom immer noch bloß 1A. Aber in der einen Sekunde wäre die Diode schon hops gegangen. Modellieren kann man die thermische Trägheit als RC-Glied statt des statischen R_th. Oder man bleibt mit der Frequenz hoch genug. Bei der BAS19 ist die thermische Trägheit so gering, daß der erlaubte periodische Spitzendurchlaßstrom tatsächlich dominant ist. Deswegen ist der äquivalente Strom in Einweggleichrichtung nur halb so groß (etwas größer, ca. 10% weil der Strom ein halber Sinus ist und kein Rechteck). > ITAVM, IFAVM ist der arithmetische Mittelwert des höchsten dauernd > zulässigen Durchlassstromes bei Einwegschaltung nach DIN VDE 0558 Teil 1 > mit ohmscher Belastung, bezogen auf eine definierte Gehäusetemperatur TC > und Frequenz 40 bis 60 Hz." Ja. Da ist kein Widerspruch. > Aber alles in allem heißt das, dass der maximale Dauerflussstrom > hauptsächlich vom verwendeten Gehäuse und weniger von der > Sperrschichtstruktur abhängt? Nein. Er hängt tatsächlich nur von der Sperrschicht-Temperatur ab. Die Sperrschicht-Temperatur andererseits hängt natürlich vom Gehäuse und der Montagesituation ab. Und der Verlustleistung natürlich.
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Axel S. schrieb: > Bei der BAS19 ist die thermische Trägheit so gering, daß der erlaubte > periodische Spitzendurchlaßstrom tatsächlich dominant ist. Deswegen ist > der äquivalente Strom in Einweggleichrichtung nur halb so groß (etwas > größer, ca. 10% weil der Strom ein halber Sinus ist und kein Rechteck). Ich hab den entsprechenden Teil aus dem Datenblatt mal angehängt. Dort steht, dass I_FM der "Forward Continuous Current" ist, was ich als Dauerflussstrom interpretiere. Also der maximale Strom, der konstant und dauerhaft fließen darf. I_O wird angegeben als "Average Rectified Output Current" - also der maximale erlaubte Durchschnittswert eines gleichgerichteten Stroms. Und das verstehe ich nicht: Wieso dürfen dauerhaft 400mA fließen, durchschnittlich aber nur 200mA? Nehmen wir mal einen Rechteck mit 50% Duty, der zwischen 0 und 400mA wechselt. Dann hab ich als arithmetisches Mittel 200mA. 75% Duty wären 300mA Durchschnitt, laut Datenblatt aber nicht erlaubt. Nehme ich 100% Duty hab ich einen konstanten Strom von 400mA, und das ist dann aber plötzlich wieder erlaubt? Das macht doch keinen Sinn... was übersehe ich hier? Edit: Note 6 besagt: "Part mounted on FR-4 board with recommended pad layout, which can be found on our website at http://www.diodes.com. IFM, IO are valid provided that terminals are kept at ambient temperature"
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Damian R. schrieb: > Ich hab den entsprechenden Teil aus dem Datenblatt mal angehängt. > Dort steht, dass I_FM der "Forward Continuous Current" ist, was ich als > Dauerflussstrom interpretiere. Also der maximale Strom, der konstant und > dauerhaft fließen darf. > I_O wird angegeben als "Average Rectified Output Current" - also der > maximale erlaubte Durchschnittswert eines gleichgerichteten Stroms. > > Und das verstehe ich nicht: Wieso dürfen dauerhaft 400mA fließen, > durchschnittlich aber nur 200mA? Das habe ich doch schon geschrieben. Hast du überhaupt versucht, das zu verstehen? > Nehmen wir mal einen Rechteck mit 50% Duty, der zwischen 0 und 400mA > wechselt. Dann hab ich als arithmetisches Mittel 200mA. 75% Duty wären > 300mA Durchschnitt, laut Datenblatt aber nicht erlaubt. Nein! Das steht da nicht. Implizit gilt die von dir(!) bereits zitierte Norm DIN VDE 0558. Und da ist die Eingangsspannung sinusförmig, mithin Duty = 50% und die Frequenz ist 40..60Hz. > Nehme ich 100% > Duty hab ich einen konstanten Strom von 400mA, und das ist dann aber > plötzlich wieder erlaubt? Das macht doch keinen Sinn... was übersehe ich > hier? Du nimmst nicht wahr, daß bei 50% Duty der Spitzenstrom immer mindestens das Doppelte des gemittelten Stroms ist. Im besonderen Fall eines sinusförmigen Stroms ist der Spitzenstrom sogar 11% höher (Effektivwert vs. Gleichrichtwert). D.h. für 200mA unter diesen Bedingungen sind gut 440mA Spitzenstrom notwendig. Mehr ist nicht drin, weil die BAS19 keine nennenswerte thermische "Masse" besitzt, die die zusätzliche thermische Energie (vulgo: Wärme) aufnehmen und in der folgenden Halbwelle ohne Strom abgeben könnte. Die 1N4001 hingegen hat diese Masse (nicht unbedingt im Silizium-Chip sondern in den Anschlußdrähten). Zumindest bei 40..60Hz. Würde man die Sache bei höherer Frequenz betrachten, z.B. bei 1kHz, würde sich für die BAS19 ein ähnliches Bild ergeben wie für die 1N4001.
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Axel S. schrieb: > Das habe ich doch schon geschrieben. Hast du überhaupt versucht, das zu > verstehen? Habe ich, hat bisher aber noch nicht geklappt. Du schreibst in dieser und Deiner vorherigen Nachricht immer von Axel S. schrieb: > Spitzenstrom Mir ist klar, dass Axel S. schrieb: > bei 50% Duty der Spitzenstrom immer mindestens das Doppelte des > gemittelten Stroms ist. Nur sind mir die Begriffe bis jetzt nicht klar. Das was Du als "Spitzenstrom" bezeichnest ist für mich im Datenblatt "I_FRM: Repetitive Forward Peak Surge Current" - im Datenblatt mit 625mA angegeben. Ich verstehe darunter einen Strom, der wiederholt kurzzeitig fließen darf, wenn die Diode sich dazwischen wieder abkühlen kann. Bei einem gleichgerichteten Sinus wären das also die Maximalwerte des Stroms. Ich rede aber von "I_FM: Forward Continuous Current". Darunter verstehe ich einen DAUERstrom ("continuous"), also DC. Da gibt es keine Möglichkeit für die Diode wieder abzukühlen. Und genau hier verstehe ich nicht, warum ein Gleichstrom von 400mA erlaubt sind, wenn im Durchschnitt nur 200mA (I_O) zulässig sind. Trotz allem Danke für Deine Geduld mit mir :-)
Wenn man schon ins Detail geht, sollte man beachten, dass das arithmetische Mittel des Stroms bei der Betrachtung der wirksamen Sperrschicht-Temperatur nicht so ganz zutrifft, da in die Verlustleistung auch die Durchflussspannung eingeht, und die vom Strom abhängt. Da dieser Zusammenhang aber nicht linear ist, passt die übliche Effektivwertrechnung auch nicht. Da der Stromverlauf bei Gleichrichtung mit Kondensator alles andere als sinusförmig ist, wird es in der Theorie auch dadurch etwas komplex. In der Praxis wird man aber gerade bei einer 1N400x Diode kaum in Verlegenheit kommen, lange rumzuintegrieren und ist wie auch sonst meist gut beraten, respektvollen Abstand von den Limits zu halten und nicht zu versuchen, eine 1A Diode mit 1A zu nutzen. Auch dann nicht, wenn sie nicht von Ali kommt.
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Michael B. schrieb: > Problemlos, sie würde 150 Grad vertragen, Stimmt so nicht. die 150°C werden meist falsch verstanden. Wirklich bedeuten dies: Bei 150°C Dauertemperatur an der Junction (nicht am Gehäuse!) hat die Diode eine (von Hersteller festgelegte) zu erwartende Lebensdauer (genauer: Fehlerrate über Zeit - FIT). Bei niedriger Temperatur sinkt die Fehlerrate, bei höherer Temperatur steigt diese. Die basierenden Lebensdauern/Fehlerraten müssen vom Hersteller erfragt werden. Falsch verstanden werden 150°C: - bei 149°C lebt die Diode ewig - bei 151°C stirbt die Diode sofort Gruß
der_eine schrieb: > Bei 150°C Dauertemperatur an der Junction (nicht am Gehäuse!) hat die > Diode eine (von Hersteller festgelegte) zu erwartende Lebensdauer > (genauer: Fehlerrate über Zeit - FIT). Es geht nicht nur um die Fehlerrate. Durch die hohe Temperatur finden am PN-Übergang Migrationsvorgänge statt, die die Eigenschaften des Halbleiters über die Zeit ändern. Bei LEDs gibt es deswegen z.B. die Lebensdauerangaben, die eine Aussage über die Halbwertszeit für die Leuchtstärke darstellt.
der_eine schrieb: > Stimmt so nicht. Was genau hast du an Michael B. schrieb: > Wer will, dass sie lange leben, nutzt sie aber nicht so heiss. nicht verstanden ? Es wurde schon alles gesagt, nur nicht von dir. Du pinkelst auch grossen Hunden ans Bein.
DJR schrieb: > Axel S. schrieb: > Du schreibst in dieser und Deiner vorherigen Nachricht immer von > >> Spitzenstrom > > Nur sind mir die Begriffe bis jetzt nicht klar. Das was Du als > "Spitzenstrom" bezeichnest ist für mich im Datenblatt "I_FRM: Repetitive > Forward Peak Surge Current" - im Datenblatt mit 625mA angegeben. Das ist gar keine unabhängige Angabe. Der Gleichrichtwert eines sinusförmigen Stroms ist Spitzenstrom·2/pi. Weil in der von der Norm vorgesehenen Einweggleichrichtung nur die halbe Zeit Strom fließt, kriegst du unter diesen Voraussetzungen I_av = I_fm/pi. Oder anders herum: I_fm = I_av·pi. Und 200mA·3.14 = 628mA. Gerundet auf 625mA. > Ich rede aber von "I_FM: Forward Continuous Current". Darunter verstehe > ich einen DAUERstrom ("continuous"), also DC. Da gibt es keine > Möglichkeit für die Diode wieder abzukühlen. Und genau hier verstehe ich > nicht, warum ein Gleichstrom von 400mA erlaubt sind, wenn im > Durchschnitt nur 200mA (I_O) zulässig sind. Es sind nicht "im Durchschnitt 200mA". Die 200mA gelten für eine genau spezifizierte Situation. Einweggleichrichtung von 40..60Hz, sinusförmiger Stromverlauf, resistive Last. Für andere Situationen, z.B. pulsierenden Gleichstrom muß man anders rechnen. Die 400mA gehen natürlich immer. Aber weil das in erster Linie ein thermisches Limit ist, kann man für Duty <100% einen höheren Spitzenstrom entnehmen. Wenn U_f konstant wäre(!) und die Frequenz hoch genug, dann könnte man z.B. bei Duty 50% den doppelten Spitzenstrom erreichen (also im Mittel auch wieder 400mA). Dummerweise ist U_f aber nicht konstant, sondern steigt für höheren Durchflußstrom am. Die Verlustleistung steigt also überproportional an. Wenn man es genau wissen will, muß man also die momentane Verlustleistung über eine Periode integrieren. In der Praxis macht das niemand. Da nimmt man einfach 400mA und hält davon noch Abstand.
der_eine schrieb: > Michael B. schrieb: >> Problemlos, sie würde 150 Grad vertragen, > > Stimmt so nicht. > > die 150°C werden meist falsch verstanden. Wirklich bedeuten dies: > > Bei 150°C Dauertemperatur an der Junction (nicht am Gehäuse!) hat die > Diode eine (von Hersteller festgelegte) zu erwartende Lebensdauer Es sind für Silizium gar nicht 150°C. Rein von der Sperrschicht her liegt das Limit weit höher. Das spezifische Problem hier ist das Epoxidharz. Und generell eher mechanische Beanspruchungen durch unterschiedliche Ausdehnungkoeffizienten von Halbleiter und Gehäuse. Transistoren im vollmetallischen TO-3 Gehäuse haben typisch T_j_max=200°C. Der gleiche Silizium-Chip im Plastegehäuse hat aber T_j_max=150°C. Beispiel: 2N3055 vs. TIP3055.
Die BAS19 ist doch eine "Schottky". Also hat keine Sperrschicht im herkömmlichen Sinne, wie bei Si-Dioden à la 1N4001. Die Physik ist da anders. Das hat doch auch einen Einfluss auf die genannten Parameter. Oder? ciao gustav P.S.: Habe die 1N5418 gemessen in Sperrichtung schon hochohmig eine Spannung von ca. 2 bis 4V bei angelegter Spannung von 12V. Und variiert von Dioden- zu Diodencharge. Der Sperrstrom spielt bei Betrachtung der Gesamtsituation doch auch eine Rolle?
Axel S. schrieb: > Es sind nicht "im Durchschnitt 200mA". Die 200mA gelten für eine genau > spezifizierte Situation. Einweggleichrichtung von 40..60Hz, > sinusförmiger Stromverlauf, resistive Last. Aahh, Moment, das heißt: I_O bzw. I_FAV und I_FRM gehören zusammen und beschreiben unterschiedliche Aspekte des gleichen Szenarios. Das Szenario ist Einweggleichrichtung bei 40..60Hz und resistiver Last. I_O bzw. I_FAV beschreibt den Durchschnittswert des Stroms, I_FRM beschreibt den Maximalwert des Stroms, also den Hochpunkt des Sinus. I_FM hingegen beschreibt den zulässigen dauerhaften Gleichstrom, also ein ganz anderes Szenario als die Einweggleichrichtung. Deshalb kann I_FM durchaus höher als I_FAV sein, da sie (durch die unterschiedlichen Szenarien) eigentlich gar nicht direkt verglichen werden können. Bei der BAS19 ist I_FAV niedriger als I_FM, da sich die Diode durch ihre geringe thermische Masse sehr schnell aufheizt. Ein I_FAV von 200mA bedeutet ein I_FRM von ca. 625mA, also tatsächlich mehr als I_FM. Da die Diode aber zwischen den Halbwellen Zeit zum abkühlen hat kann zwar I_FRM größer sein als I_FM, I_FRM kann aber nicht dauerhaft fließen, muss also kleiner als I_FM sein. Hab ich das jetzt endlich richtig verstanden?
Dank freundlichem Hinweis korrigiere ich meinen vorletzten Satz, der sollte natürlich so lauten: "Da die Diode aber zwischen den Halbwellen Zeit zum abkühlen hat kann zwar I_FRM größer sein als I_FM, I_FRM kann aber nicht dauerhaft fließen." Bin bei den ganzen Kürzeln für die Ströme im letzten Satz dann doch noch durcheinander gekommen - nochmal Danke für den Hinweis per PN :-)
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