Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Z-Diode minimaler Strom (BZV55)


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von Ro77i3 (Gast)


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Hallo,
ich teste gerade eine Verpolschutz mit einem p-Kanal Mosfet:
p-Kanal FET: RD3G01BAT
Widerstand Gate -> Masse: 47k
Z-Diode Source -> Gate:  BZV55 (BZV55-C13,115)
siehe Verpolschutz von Lothar Miller ;-)

Ich habe hier eine BZV55 (BZV55-C13,115) mit 13V.
Leider habe ich im Datenblatt den minimalen Strom nicht finden können,
somit bin ich mir der Wahl des Gate -> Masse Widerstands unschlüssig.

Es wäre super wenn mir jemand einen entsprechenden Hinweis geben könnte,
wo ich den minimal erlaubten Strom durch die Z-Diode BZV55 finde.

Danke

von Old (old_newcomer)


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Minimal erlaubter Stromfluss ist da immer gar kein Stromfluss.

von LDR (Gast)


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Ro77i3 schrieb:
> Leider habe ich im Datenblatt den minimalen Strom nicht finden können,

Der beträgt Null Ampere.


Was du aber im Datenblatt finden wirst ist eine Kennlinie: Z-Spannung 
über Strom.

von Andrew T. (marsufant)


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Ro77i3 schrieb:
> Es wäre super wenn mir jemand einen entsprechenden Hinweis geben könnte,
> wo ich den minimal erlaubten Strom durch die Z-Diode BZV55 finde.

https://www.nexperia.com/products/diodes/zener-diodes/BZV55-C13.html

datasheet fig. 5 bricht bei ca. 1mA ab.

D.h. danach sind die Leckströme nicht mehr vom Hersteller spezifiziert, 
somit die Z-Spannungen deutlich unter 13V

Damit hast Du schon einen wesentlichen Anhaltswert für die 
Dimensionierung Deiner Schaltung.

von HildeK (Gast)


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Ro77i3 schrieb:
> Leider habe ich im Datenblatt den minimalen Strom nicht finden können,
> somit bin ich mir der Wahl des Gate -> Masse Widerstands unschlüssig.
>
> Es wäre super wenn mir jemand einen entsprechenden Hinweis geben könnte,
> wo ich den minimal erlaubten Strom durch die Z-Diode BZV55 finde.

Der ist nicht genannt, weil es ihn nicht gibt. Erlaubt sind auch 0mA!

Was aber genannt wird sind bei bestimmten Strömen (Messbedingung) die 
sich einstellende Spannungen bzw. die differentiellen Widerstände. Daran 
kann man sich orientieren. Ich sehe für die verschiedenen Rubriken Werte 
zwischen 0.5mA und 5mA.
Wenn dir die sich ergebende Z-Spannung nicht ganz wichtig ist, dann kann 
man auch darunter bleiben. Je weniger Strom du zulässt, desto geringer 
wird die Z-Spannung - das wird letztlich die Grenze vorgeben.

Dimensioniere einerseits so, dass bei der maximalen Eingangsspannung die 
Kennwerte der Z-Diode nicht überschritten werden und andererseits, dass 
bei der minimalen Eingangsspannung noch soviel Strom zur Verfügung 
steht, dass die Z-Spannung die minimale GS-Spannung fürs Durchschalten 
des FETs noch erreicht wird.
Im NXP-Datenblatt, Tabelle 7, sieht man z.B., dass bei anliegenden 8V an 
der BZV55-C13 nur noch max. 100nA durchfließen. Umgekehrt kann man 
daraus schließen, dass mit einem Stromfluss von 100nA die Z-Diode schon 
auf 8V begrenzen könnte. Reicht das dem FET?

von Michael B. (laberkopp)


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Old schrieb:
> Minimal erlaubter Stromfluss ist da immer gar kein Stromfluss.

Bla

LDR schrieb:
> Der beträgt Null Ampere.

Bla

HildeK schrieb:
> Der ist nicht genannt, weil es ihn nicht gibt. Erlaubt sind auch 0mA!

Bla

Dummerweise liegt die Spannung bei 0A auch bei 0V.

Offenkundig will er wissen, welcher Strom mindestens für die Z-Diode 
bereitgestellt werden muss, damit der MOSFET noch genügend Gate-Spannung 
bekommt um voll durchzuschalten, sagen wir also mal 8V.

Eine BZV55 ist keine ausgesprochende Niedrigstrom-Z-Diode.

Andrew T. schrieb:
> datasheet fig. 5 bricht bei ca. 1mA ab.

Es gibt bessere:

https://d1d2qsbl8m0m72.cloudfront.net/en/products/databook/datasheet/discrete/diode/zener/edzvt2r4.3b-e.pdf 
(Z-Dioden bei niedrigem Strom)
https://www.mouser.com/datasheet/2/68/1n4614-4627-14375.pdf (250uA 
Z-Dioden mit 1uV/srqt(Hz))
https://www.mouser.de/datasheet/2/916/BZX384_SERIES-1599156.pdf (BZX384 
von Nexperia ab 10V sind bis 1nA stabil)
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds30410.pdf (Z-Dioden 
spezifiziert mit 50uA)
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MMSZ4678T1-D.PDF (Zener Dioden für 
50uA, aber starke Stromabhängigkeit unter 5V)
http://www.vishay.com/docs/85607/bzx85.pdf (Z-Dioden unter 6V2 können 
bei niedrigem Strom auch schlecht sein

: Bearbeitet durch User
von Soul E. (soul_eye)


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Die Z-Diode soll sicherstellen, dass Ugs,max des MOSFET nicht 
überschritten wird. Idealerweise fließt da überhaupt kein Strom durch.

Bei Betriebsspannungen < Ugs,max kann die Z-Diode entfallen. Für den 
Rohm RD3G01BAT sind 20 V erlaubt. 12 V oder 16 V gingen also noch ohne, 
KFZ-Bordnetz mit Loaddump und Transienten braucht die Z-Diode.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Michael B. schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Der ist nicht genannt, weil es ihn nicht gibt. Erlaubt sind auch 0mA!
>
> Bla
>
> Dummerweise liegt die Spannung bei 0A auch bei 0V.
Was aber nicht heißt, dass das unzulässig ist!

> Offenkundig will er wissen, welcher Strom mindestens für die Z-Diode
> bereitgestellt werden muss, damit der MOSFET noch genügend Gate-Spannung
> bekommt um voll durchzuschalten, sagen wir also mal 8V.
Ich habe nichts anderes geschrieben! 8V werden bei einer 13V-Diode von 
den allermeisten gehalten auch mit sehr kleinen Strömen im unteren 
µA-Bereich.
Auch von der BZV55-13 bei noch weniger als 1µA.

Michael B. schrieb:
> https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds30410.pdf (Z-Dioden
> spezifiziert mit 50uA)
Ja, diese und die EDZV-Serie sind Ausnahmen. Aber braucht er das hier?
Ich hätte eher Bedenken, dass der FET bei zu hochohmiger Beschaltung zu 
lange im aktiven Bereich verweilt beim Anlegen der Spannung.

Er hat einen FET gewählt, dessen DS-Spannung max. 40V hat (Grenzdaten). 
Und er hat 47k als Gatewiderstand vorgesehen. Dann würden durch die 
13V-Diode noch ≈500µA fließen, bei 24V immer noch mehr als 200µA.
Dem FET reichen 10V am Gate für niedriges RDS_on, auch mit deutlich 
weniger ist er noch gut dabei. Wie gesagt, die BZV55 hat auch bei unter 
1µA noch mehr als 8V. Kein Grund also, nach speziellen Varianten 
Ausschau zu halten.

Übrigens: als TO hätte ich einfach mal einen Strom mit 100µA (oder 
welchen auch immer er spendieren möchte) fließen lassen und gemessen ...
Und wenn ich nicht zufrieden gewesen wäre, dann hätte ich eben eine mit 
15V oder 18V genommen.

von Michael B. (laberkopp)


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HildeK schrieb:
> als TO hätte ich einfach mal einen Strom mit 100µA (oder welchen auch
> immer er spendieren möchte) fließen lassen und gemessen

Bastler tun das für ihr Einzelstück.

Konstrukteure verlassen sich auf für alle Exemplare zugesicherte 
Eigenschaften in Datenblättern.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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HildeK schrieb:
> Ich hätte eher Bedenken, dass der FET bei zu hochohmiger Beschaltung zu
> lange im aktiven Bereich verweilt beim Anlegen der Spannung.
Das tut normalerweise nicht weh, weil beim _Verpolschutz die Bulkdiode 
ja sowieso zuerst leitet und so die Spannung bei 15A auf 1,2V begrenzt. 
Allerdings sollte dann schon zeitnah der Kanal leitend werden, denn die 
an der Diode anfallenden 18W machen warm...

Ro77i3 schrieb:
> RD3G01BAT
Welchen Strom muss der Verpolschutz abkönnen?

: Bearbeitet durch Moderator
von HildeK (Gast)


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Michael B. schrieb:
>Bastler tun das für ihr Einzelstück.
Richtig, da ist das legitim. Unklar ist, ob der TO zu den Bastlern oder 
zu den Profis gehört.
Bei letzterem hätte er aber vermutlich nicht fragen müssen ...

> Konstrukteure verlassen sich auf für alle Exemplare zugesicherte
> Eigenschaften in Datenblättern.

Auch richtig. Und testen die Schaltung z.B. über den Temperaturbereich, 
Feuchte u.a. und mit vielen Zyklen dieser Einflüsse.

Es ist kein minimaler Strom zugesichert. Auch nicht bei der von dir 
genannten EDZV, nur eine schöne Grafik mit typischen Werten. Auch nicht 
zugesichert!
Einzig die DDZ96xx/97xx spezifiziert die Z-Spannung bei 50µA und hat 
auch nur Kurven für kleinere Werte.

von Michael B. (laberkopp)


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HildeK schrieb:
> Auch nicht bei der von dir genannten EDZV, nur eine schöne Grafik mit
> typischen Werten. Auch nicht zugesichert!

Richtig.

> Einzig die DDZ96xx/97xx spezifiziert die Z-Spannung bei 50µA

Richtig.

Daher habe ich die ganze kleine Auflistung gepostet, damit sich jeder 
was nach seinem Gusto aussuchen kann.

Damit scheinen manche auch überfordert.

von Ro77i3 (Gast)


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Hallo,
danke für die Rückmeldungen.

Nennspannung für die Schaltung sind 24V

Ich habe mich jetzt für eine BZV55 mit 15 Volt entschieden und einem 5k6 
Widerstand. Der Strom durch die Diode liegt so auf jedem Fall bei > 24V 
im definierten Bereich, und bei > 40 geht eh der FET hops.

Bei Spannungen zwischen 20V und 24V befinden wir uns gerade noch in dem 
definierten Bereich der Z-Diode, und bei Spannungen < 20V sind 
unkritisch für den FET und die Source Gate Strecke.

Danke für die vielen Antworten!

von Manfred (Gast)


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HildeK schrieb:
> Unklar ist, ob der TO zu den Bastlern oder
> zu den Profis gehört.
> Bei letzterem hätte er aber vermutlich nicht fragen müssen ...

Als Ersterer hätte man einfach 5mA angenommen, wie schon zu Opas Zeiten.

Man sieht im Datenblatt, dass bei 5mA der differentielle Widerstand 
erheblich niedriger als bei 1mA  ist, also ist das eine hundsgewöhnliche 
Z-Diode, nur ohne Drähte dran. Verdammt lange her, dass man mit diesem 
R(diff) in der Berufsschule Fachrechnen gequält wurde.

von Wolfgang (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Bastler tun das für ihr Einzelstück.

Kannst du einfach mal die Klappe halten.

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