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--- elektronische_schaltungstechnik:2_dioden [2022/03/23 14:23]
tfischer
+++ elektronische_schaltungstechnik:2_dioden [2023/09/19 23:09] (aktuell)
mexleadmin
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-====== 2. Dioden und Transistoren ======
+====== 2 Dioden und Transistoren ======
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 === Einführendes Beispiel===
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   * **als Podcast**: Verschiedene der hier vorgestellten Aspekte des Silizium PN-Übergangs werden in [[http://minkorrekt.de/minkorrekt-folge-164-corona-unterhaltungsshow/?t=1%3A55%3A30|Methodisch Inkorrekt Folge 164 - „Kleines Sandkorn Hoffnung”]] erklärt.
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 ==== Eine quantenmechanische Betrachtung ====
-<imgcaption picz|Bohrsches Atommodell und Bändermodell>{{drawio>bohrschesatommodell}}</imgcaption>
+<wrap><imgcaption picz|ohrsches Atommodell und Bändermodell></imgcaption>{{drawio>bohrschesatommodell}}</wrap>
 Das oben dargestellte Modell der Leitfähigkeit in Halbleitern soll nun noch etwas tiefer betrachtet werden. Im Bohrschen Atommodell (<imgref picz>, 1) wird davon ausgegangen, dass die Elektronen im **Atom** sich auf bestimmte Kreisbahnen um den Kern bewegen - ähnlich der Planeten im Planetensystem. Dabei sind stärker gebundene Elektronen auf nähere Bahnen und schwächere auf Bahnen weiter außen. Auch dies verhält sich ähnlich zu Trabanten im Gravitationsfeld, die, wenn sie weiter vom Zentrum entfernt sind, schwächer angezogen werden. Bohr postulierte 3 Axiome, damit Modell und Messergebnisse plausibel zusammenpassen:
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 <WRAP column 40%> <panel type="danger" title="Merke"> <WRAP group><WRAP column 7%>{{fa>exclamation?32}}</WRAP><WRAP column 80%>
-Eine Diode verhält sich wie ein NTC-Widerstand, das heißt: Je wärmer es wird, desto geringer wird der Widerstand, desto mehr Strom fließt ($I\sim \frac{1}{R}$), desto mehr Verlustleistung gibt es ($P_{loss}\sim I$), desto wärmer wird es ($\vartheta\sim P_{loss}$). Dieser Zusammenhang kann zur Verstörung der Diode führen.
+Eine Diode verhält sich wie ein NTC-Widerstand, das heißt: Je wärmer es wird, desto geringer wird der Widerstand, desto mehr Strom fließt ($I\sim \frac{1}{R}$), desto mehr Verlustleistung gibt es ($P_{loss}\sim I$), desto wärmer wird es ($\vartheta\sim P_{loss}$). Dieser Zusammenhang kann zur Zerstörung der Diode führen.
 Wird eine Diode verwendet, ist also zu beachten, dass diese thermisch stabilisiert werden muss. Eine häufig verwendete Methode ist die Verwendung eines Widerstands, z.B. Lastwiderstand oder Vorwiderstand bei einer LED.
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-<imgcaption pic12|Schaltzeichen einer Schottky-Diode>{{  elektronische_schaltungstechnik:schaltzeichen-schottkydiode.png?nolink&150|Schaltzeichen einer Schottky-Diode}}</imgcaption>
+<imgcaption pic72|Schaltzeichen einer Schottky-Diode>{{  elektronische_schaltungstechnik:schaltzeichen-schottkydiode.png?nolink&150|Schaltzeichen einer Schottky-Diode}}</imgcaption>
 === Schottky-Diode ===
 Auch bei der Schottky-Diode wird ein anderes Material verwendet. Bei der Silizium-Schottky-Diode wird aber nur auf der bisher p-dotierten Seite ein Metall statt Silizium genutzt. Dadurch entfallen die Löcher als Ladungsträger, was ein "schnelleres Schalten" ermöglicht: verfügbare Schottky-Dioden haben eine Durchlassspannung im Bereich von $U_S=0,15...0,45V$. Zwar haben die Silizium-Schottky-Dioden ähnliche Vor- und Nachteile wie die Germanium-Diode, die Nachteile wie höherer Sperrstrom (im Vergleich zu Silizium-PN-Diode) und die geringere Steigung sind aber weniger ausgeprägt.
-In den meisten Anwendungen ist die Silizium-Schottky-Diode der Germanium-Diode überlegen. Das Schaltzeichen (<imgref pic12>) stilisiert ein S für Schottky, welches insbesondere beim nicht normierten Zeichen sichtbar ist.
+In den meisten Anwendungen ist die Silizium-Schottky-Diode der Germanium-Diode überlegen. Das Schaltzeichen (<imgref pic72>) stilisiert ein S für Schottky, welches insbesondere beim nicht normierten Zeichen sichtbar ist.
 === Leistungsdioden ===
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 {{page>uebung_2.1.4&nofooter}}
 {{page>uebung_2.1.5&nofooter}}
+<panel type="info" title="Übung 2.1.6 Schaltung mit mehreren Dioden I"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
+Die folgende Simulation enthält mehrere Dioden. Für die Lampen soll gelten, dass diese hell leuchten, wenn sie einen Spannungsabfall von $5V$ oder mehr erfahren. \\
+Welche Lampen leuchten, wenn der Schalter geschlossen wird?
+{{url>http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?hideSidebar=true&running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxG3KQBZsQEBTAWjDACgBzEa4wkTFN14U0UKGwAmQvgPAYZGQYIkMAZgEMArgBsALmwBK4MILDFBeSOHNir1K7ltRoCSf3vuHhPJ-4gVGjr6AO4U3r7Y4WaCkGyhKB4JVknWMWxgeBC0pjY8fNFiuFYQSDBwEGWQ7KFg8vyKcvk2saG41KkUkO0mPi2NHbX5KL1ubeDD-T1+AVp6o1ET2eM+ymqzIdzYOYJLU7EAzsbbk83gIBra+wzpmWE+BbunRWelsFXO5TcQKQVjBQ5wF4fd6VdgZCB-GyRe5PQElYEVN5g26DDo-WHFegIhFxaT1HbCf646EdEl7NhAA noborder}}
+</WRAP></WRAP></panel>
+<panel type="info" title="Exercise 2.1.7 Schaltung mit mehreren Dioden II"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
+Die folgende Simulation enthält mehrere Dioden. Es soll ein einfaches Diodenmodell angenommen werden (die Vorwärtsspannung ist konstant $V_F=0.7V$). Die Quellspannung beträgt $U0=4V$.
+Berechnen Sie die Ströme durch $D1$, $R1$, $R2$.
+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?hideSidebar=true&running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxABZykLsQEBTAWjDACgA3EFFC7iyN17gUeKOIGVxgmAjYAnENjQixywbxnc4CpXj5hRevpvFgdAd2P9B6m1DZW7pnicmQ2AEyEGjdw2Io4AByFGAUeF5KKgHWsUFgoeGRAB7cCAnm3ATgYHRuIAAi7GnY2EistoQVeVLChShspWTgGEEUmK00-CAASo2luK102ISCYBiEdXy9JUJiE3QoCAuT0yAAqh5AA noborder}}
+</WRAP></WRAP></panel>
+<panel type="info" title="Exercise 2.1.8 Schaltung mit mehreren Dioden III"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
+Die folgende Simulation enthält mehrere Dioden. Es soll ein einfaches Diodenmodell angenommen werden (die Vorwärtsspannung ist konstant $V_F=0.7V$). Die Quellspannung beträgt $U0=5$.
+Berechnen Sie die Ströme durch $R1$, $D1$ und $D2$ welche sich in Abhängigkeit der Schalterstellung von $S$ ergibt.
+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?hideSidebar=true&running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKswDZ0A4BMYDMAWfAdiIE59UFcRVIQl9qEBTAWjDACgA3ELLfH3x1+gsFgxQpw+lLowEnAE5C64ybkhiJUsPE4B3EIyyqQuVJIHzD5y2dFnInACZ3J69w-AA5fGHwMTgAPcwxqMCJBfwiSYyEQABEuUKwENUhSPgw1cXiBEAAlFL4dSOo0jyJUfMEAVWc3E3AdZus+X39AkONicCjjOMiiWqSsTgBnL09mz3kQADMAQwAbCeZOXCI6TW0NCxaPOVtHT3a521wDzwsPHWdQ3HJwTOM9cDzBAoBlTiA noborder}}
+</WRAP></WRAP></panel>
 ====== Lernfragen ======