Elektronik 305 DiodeProf. Dr. Jörg VollrathPrevious: 04 pn-Übergang |
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Länge: 00:42:10 |
0:00:00 Diode 0:00:23 Rückblick Diode 0:02:50 Ersatzschaltbilder 0:05:38 Berechnung einer Diodenschaltung 0:09:06 Grafische Näherungslösung 0:09:58 Widerstandslastgerade 0:12:59 Rechnung einer Näherungslösung 0:14:54 Kleinsignalbetrachtung 0:16:08 Kleinsignalwiderstand 0:23:14 Ersatzschaltbild der Diode 0:26:03 Flussrichtung, Sperrrichtung 0:27:34 Z-Diode zur Spannungsbegrenzung 0:28:34 UI Kennlinie der Z-Diode 0:31:18 Ersatzschaltbild Z-Diode 0:32:39 Simulation LTSPICE 0:34:39 Z-Diode Beispiel 0:39:38 Quellenumwandlung 0:42:02 Superpositionsansatz 0:43:32 Spannungsteiler 0:47:02 Superposition 0:48:02 Quellenumwandlung 0:51:02 Temperaturmessung mit einer Diode 0:54:43 VPTAT Schaltkreis 0:55:39 Rechenansatz 0:57:42 UDiode Formel 0:59:37 Berechnung eines Wertes 0:59:37 Ergebnis 0:59:39 Ergebnis 0:59:39 MathNotepad 1:01:50 Temperatursensor MAX1617 1:05:44 |
Temperaturverhalten der Diode
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Sperrstrom und Durchlassstrom steigen mit der Temperatur. \( I_D = I_S \left( e^{\frac{U}{nU_T}} -1 \right) \) \( I_S \sim n_i^2 =B·T^3·exp^{-\frac{W_g}{kT}} \) \( U_T \sim T \) |
 Quelle: Datenblatt |
Beim automatischen Testen könen die Schutzdioden an den Pins eines ICs zur Messung
der Testtemperatur benutzt werden. Bei einem konstanten Strom wird die Spannung gemessen.
Dadurch wird sichergestellt, dass man wirklich die Solltemperatur für den Test erreicht hat.
Dadurch wird sichergestellt, dass man wirklich die Solltemperatur für den Test erreicht hat.
MAX1617 Temperatursensor
 Quelle: Datenblatt  Quelle: Datenblatt |
 Quelle: Datenblatt |
Gleichrichterschaltungen
Haben Sie schon mal eine Schaltung analysiert? Haben Sie schon mal ein Gerät aufgemacht? (Netzstecker ziehen) Wie gehen Sie vor? |
  Quelle: Vollrath |
Crank Lamp output at C1 = x4, C2 = x1, C3 = x2
C2 zeigt das reine Wechselspannungssignal x1 am Generator (U2dc = 0, U2ac = 2.44 V).
C3 zeigt das Signal x2 vom Generator plus der Kapazitätsspannung (U3dc = 1.2 V, U3ac = 2.2V).
C1 zeigt x3 das Signal an der LED (U1dc = 2.54 V, Mittelwert = Leuchtdiodenflussspannung).
Villard Schaltung
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Man zerlegt die Schaltung in 2 Einweggleichrichterschaltungen.
Die Teilschaltung C1, D1:
Die Spannung \( V_{gen1} \) ist die Summe aus Generatorspannung und einer Kondensatorgleichspannung.
\( V_{gen1} = V_{~wechsel} + V_{C1} \)
Diese pulsierende Gleichspannung wird in der 2.Stufen durch die Diode und den Kondensator geglättet.
Erste positive Halbwelle: C1 und C2 werden mit D2 in Flussrichtung jeweils auf die halbe Versorgungsspannung geladen (C1=C2).
Negative Halbwelle D1 in Flussrichtung lädt C1 auf.
Die Höhe der Spannungsschwankungen dU an der Diode D3 wird durch den Diodenstrom ID, die Frequenz f der Wechselspannung und die Kapazität C2 bestimmt.
\( C = \frac{Q}{U} = \frac{I dt}{dU} \)
\( dU = \frac{I_D}{f \cdot C_2} = \frac{300 \mu A}{100 Hz \cdot 10 \mu F } = 0.3 V \)
Die Teilschaltung C1, D1:
Die Spannung \( V_{gen1} \) ist die Summe aus Generatorspannung und einer Kondensatorgleichspannung.
\( V_{gen1} = V_{~wechsel} + V_{C1} \)
Diese pulsierende Gleichspannung wird in der 2.Stufen durch die Diode und den Kondensator geglättet.
Erste positive Halbwelle: C1 und C2 werden mit D2 in Flussrichtung jeweils auf die halbe Versorgungsspannung geladen (C1=C2).
Negative Halbwelle D1 in Flussrichtung lädt C1 auf.
Die Höhe der Spannungsschwankungen dU an der Diode D3 wird durch den Diodenstrom ID, die Frequenz f der Wechselspannung und die Kapazität C2 bestimmt.
\( C = \frac{Q}{U} = \frac{I dt}{dU} \)
\( dU = \frac{I_D}{f \cdot C_2} = \frac{300 \mu A}{100 Hz \cdot 10 \mu F } = 0.3 V \)
Aufbau der Villard Schaltung
Schaltungsaufbau und Oszilloskopbild
Electronic Explorer Beispielschaltung:
C1 = C2 = 10 uF (Tantalkondensator)
RLast = 4.7 kΩ
AWG1: f = 100 Hz, Uac = 2 V, Udc = 0 V
ILast = 2 V / 4.7 kOhm = 0.4 mA
Ripple auf der Ausgangsspannung bei Last RL:
\( C = \frac{Q}{U} = \frac{dQ}{dU} = \frac{I dt}{dU} \)
\( dU = \frac{I dt}{C} = \frac{0.4 mA \cdot 10 ms}{10 uF} = 0.4 V\)
C4 steuert die Last mit AWG2.
Unbelastet wird eine Spannung von 3.2 V erreicht, die bei einer Last von 4.7 kOhm sich auf 2.1 V mit 500 mV Ripple ändert.
Reale Spannungsquellen können eine Spannungsschwankung, einen Ripple am Ausgang haben.
Die Ausgangsspannung kann bei Belastung kleiner werden (Innenwiderstand, Strombegrenzung).
Laständerungen können bei einem Mikrokontroller zwischen standby, sleep Modus und aktivem Betrieb auftreten.
Ein zusätzlicher 10 uF Kondensator parallel zu C2 verringert den Ripple.
Ein zusätzlicher 10 uF Kondensator parallel zu C1 verringert die Stufe zwischen Lastspannung und Leerlaufspannung.
Z-Diode: Spannungsbegrenzung
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Für Spannungen unterhalb der z-Diodenspannung wird die Diode durch eine Unterbrechung ersetzt,
da näherungsweise kein Strom fliesst.
Eine Z-Diode wird oberhalb der z-Diodenspannung im Durchbruch als Spannungsquelle und Widerstand modelliert. In der Simulation sieht man, wie oberhalb der z-Diodenspannung der Strom durch die Diode zu nimmt und die Ausgangsspannung fast konstant bleibt.
Eine Z-Diode wird oberhalb der z-Diodenspannung im Durchbruch als Spannungsquelle und Widerstand modelliert. In der Simulation sieht man, wie oberhalb der z-Diodenspannung der Strom durch die Diode zu nimmt und die Ausgangsspannung fast konstant bleibt.