Frage von dreamerdk, 137

Wie kommt in dieser Begrenzerschaltung mit Z-Dioden die Addition der beiden Spannungen zu stande?

Hallo, also folgende Schaltung auf dem Bild wird im Gleichstromfall betrieben..

die Zenerdiode verhält sich ja in Durchlassrichtung genau so wie eine normale Diode. Wenn also die Eingangsspannung die Zenerspannung erreicht, wird die obere Z-Diode leitend und die untere muss es ja bei der Spannung dann sowieso sein, da die Durchlasspannung von 0,7V längst erreicht wurde! Von daher müsste die Spannung am Ausgang doch ab der Zenerspannung sinken, da beide Dioden leiten und der Widerstand immer kleiner wird... warum also dann die Addition von Schwellspannung+ Zenerspannung?

Antwort
von atoemlein, 70

Das Leiten einer Diode ist eben kein Kurzschluss wie bei einem Schalter, sondern da sind zumindest die 0,7V. Eben eine Begrenzung auf 0,7V.

Bei der Zenerdiode, die ja wie richtig bemerkt in der Sperrrichtung plötzlich (ab einer bestimmten Spannung) zu "leiten" beginnt, ist es genau gleich: Sie begrenzt die Spannung auf diesen Wert, bei dem sie zu leiten beginnt.
Auch das ist kein Kurzschluss. Sie führt eine bestimmte Stromstärke und hält diesen Spannungsabfall. (Das kann man als [momentanen, dynamischen] "Widerstand" interpretieren, und damit verheizt sie oft auch ordentlich Leistung [ U * I ] .)

Deshalb (wegen der Serieschaltung) wird die Gesamtspannung auf die Summe der beiden Begrenzerspannungen begrenzt (und dies sogar unabhängig von der Polarität, wie realistir erwähnt hat).

Zum Begrenzen:
Stell dir ein Waschbecken mit einem Stöpsel vor:
Der Wasserpegel wird auf die Höhe des Stöpsels nur begrenzt. Der Stöpsel wird ja nicht grad gezogen, sobald der Pegel den oberen Rand des Stöpsels erreicht.
In unserem Beispiel haben wir zwei Stöpsel übereinander. Also ist der Pegel die Summe der beiden Höhen.
Und das Bild stimmt noch weiter:
Wenn du noch mehr Wasser einfüllen willst, steigt der Ableit-Wasser-"Strom" durch den Stöpsel (bei uns die Stromstärke durch die beiden Dioden, und natürlich auch den Widerstand). Aber der Pegel steigt nicht.

Kommentar von dreamerdk ,

ich habe es jetzt verstanden. Ich kenne ja diese typische Diodenkennlinie und da ist es ja auch zu sehen, dass ab der Durchlasspannung der Strom bis ins unendliche ansteigt, aber ich habe mir vorher nie verinnerlicht, wie sich die Spannung nach dem Durchlassen verhält ;)

Kommentar von atoemlein ,

Cool.
Ja, diese Nichtlinearitäten spielen uns oft einen Streich.
(Und nur die Kennlinie steigt gegen unendlich, der Strom natürlich nicht.)

Antwort
von PWolff, 81

Dioden sind ausgeprägt nichtlineare Bauelemente.

Für Spannungen unterhalb der Durchlass- bzw. Durchbruchspannung fließt nur ein sehr geringer Strom, und bei Durchlass- bzw. Durchbruchspannung fließt so viel Strom wie der Rest der Schaltung zulässt. Eine höhere Spannung ist aus diesem Grund nicht möglich, und auch von einem Widerstand zu sprechen ist nicht sehr sinnvoll.

Expertenantwort
von realistir, Community-Experte für Elektronik, 63

Jetzt muss ich grinsen, das könnte so eine typische Fangfrage sein in gewissen Prüfungen. Denn mit solcherlei kann leicht fest gestellt werden, ob jemand die vermittelten Grundlagen verstanden hat.

Da scheinst du noch Probleme zu haben, oder siehst vor lauter Bäumen sinngemäß den Wald nicht mehr. ;-)

Eine Zenerdiode hat wann diese typische Zenerfunktion?
Kleiner Hinweis von mir, durch diese gezeigte Schaltanordnung wird was möglich? Wie verhält sich diese Schaltung wenn am oberen Spannungseinspeisepunkt eine positive Spannung über dem Zenerdiodenwert auf den unteren Zweig bezogen vorliegt?

Wie wenn nun das obere Spannungspotential negativ bezogen auf den unteren Bezugspunkt ist?

Spätestens wenn du das verstanden hast, kapierst du, diese Anordnung funktioniert auch bei welcher Art Eingangsspannung? Begrenzt auf welche Werte?

Kommentar von dreamerdk ,

ich habe es im Grunde schon verstanden, nur ich tue mich schwer mit der Vorstellung, dass nach Erreichung der Zenerspannung bei weiterer Spannungserhöhung am Eingang die Spannung konstant bleibt bzw. warum sie nicht verschwindet, weil ja eine Art Kurzschluss stattfindet. Aber vermutlich fällt dann einfach mehr Spannung am Widerstand ab.. das müsste wahrscheinlich so sein ;)

Kommentar von realistir ,

Nö, wenn du es verstanden hättest wäre deine These hier nicht nötig.

Fang doch endlich mal an gewisse Worte ernst zu nehmen und verdrehe nicht den Sinn mancher Worte. Eine Begrenzung ist eine Begrenzung und kein Kurzschluss!

Nicht nur vermutlich fällt am Widerstand entsprechend mehr Sannungsanteil ab, das ist so bis zu einer gewissen Grenze!

Schließlich wurde alles vorher berechnet und somit für die Fälle von UE bis max UE ausgelegt. Solange sich alles entsprechend Auslegung verhält, ist und bleibt es okay. Andererseits gibt es Überlastung, und wie das Wort es sooo schön ausdrückt, stirbt dann das Teil, das der Überlastung nicht mehr Stand halten kann.

Du studierst doch diese Grundlagen, damit du später entsprechendes berechnen und auslegen kannst. Wieso fällt dir da manches so schwer zu verstehen, versteh ich grade nicht ;-) 

Kommentar von dreamerdk ,

ja, man muss es ja auch erst mal lernen ;)

Kommentar von realistir ,

richtig, was solltest du nun gründlicher lernen? Abstrakt und nur in mathematischen Werten zu denken, oder sachbezogen?

Ich mache dir keine Vorwürfe ;-) Habe selbst genug Schulen besucht und den üblichen Schwachsinn der vermittelt wird zu hören bekommen ;-) Die meisten Ausbilder könnte man weg rationalisieren, die vermitteln eh nur was jede/r in einem Buch nach lesen könnte.

Teilweise reden die Ausbilder auch noch blödsinn durch ungeeignete Wahl von Wörtern. Da reden manche von ein Transistor macht auf oder zu. Das kann dann jeder Zuhörer nach eigener Facon auslegen.

Ich sagte meinen Ausbildern, reden sie verständlich und nicht missverständlich. Verwenden Sie anstatt macht auf oder zu, wird leitend oder nicht leitend. Schließlich reden wir bei Transistoren von welcher Sorte ...leitern? ;-)

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community