Wo genau beginnt Arbeitsbereich bei Z-Dioden?
Hallo, Ich habe eine Frage zu Z-Dioden. Der Arbeitsbereich einer Z-Diode beginnt ja, sobald die Durchbruchspannung erreicht ist. Und im Arbeitsbereich wird die Z-Diode leitfähig und die Stromstärke steigt schlagartig an. Das ist ja die Definition zu dem Thema, die ich gefunden habe.
Ich habe jetzt eine Frage zu den Diodenkennlinien. Ich habe hier ein Bild von Wikipedia. Wenn man sich die rote kennlinie anguckt dann kommt links von der Y-Achse ja erstmal der Sperrbereich und ab -1V sieht man einen Anstieg des Stromes, der durch die Z-Diode fließt. Ab -2,7V steigt dann der Strom schlagartig an. Beginnt jetzt der Arbeitsbereich sobald die Diode nur minimal elektrisch leitend wird oder erst wenn die anfängliche Kurve des Anstiegs überwunden ist und der "lineare" starke Anstieg beginnt? Das sind ja 2 verschiedene Punkt oder ist was bei meiner Definition falsch?
4 Antworten
Z-Dioden werden in den meisten Fällen zur Stabilisierung von Spannungen benutzt.
Dafür wird ein Widerstand und so eine Z-Diode als Spannungsteiler aufgebaut.
Gleichzeitig liegt aber auch ein Verbraucher parallel zur Z-Diode. Der "Verbraucher" soll die konstante Spannung bekommen.
Der Verbraucher wird Stromschwankungen verursachen (würde er nicht, brauchte man keine Stabilisierung). Wenn solche Schwankungen auftreten muss die Z-Diode den Strom aufnehmen.
Die Z-Diode muss also in einem Arbeitspunkt betrieben werden, dass sie das kann.
Der Arbeitspunkt darf also bei der 2,7V Z-Diode nicht zu weit an den 2V liegen.
Vorteilhaft ist, wenn er oberhalb der 2,7V liegt.
Wenn er weit oberhalb der 2,7V gewählt wird, steigt auch der Strom durch die Z-Diode und auch der Strom durch den Vorwiderstand (Spannungsteiler-Widerstand). Das sind Leistungsverluste. Widerstand und Z-Diode müssen gekühlt werden.
Die Frage ist, ob das notwendig ist. Je größer die Schwankungen der Spannungsquelle und des Lastwiderstands sind, um so weiter "nach oben" (in der Kurve nach unten) muss der Arbeitspunkt gelegt werden.
Z-Dioden werden in Sperrrichtung benutzt. Die Durchlassrichtung ist wie bei einer "normalen" Diode (das ist im Bild der Bereich oberhalb der x-Achse) Die Spannung liegt bei etwa 0,7V und wird Flussspannung genannt (ab da fließt Strom).
Als Durchbruchspannung wird bei Z-Dioden der Wert benutzt, bei der Strom lawinenartig ansteigt. Auch wenn vorher schon etwas Strom fließt, ist das noch nicht der Punkt, wo der Durchbruch stattfindet. Das "wo genau" hab ich in der Praxis nicht gebraucht. Man benutzt die Nennspannung, eben 2,7 V oder 5,6 V oder ... .
Die Kurven zeigen es doch deutlich. Die Z-Diode soll - trotz schwankendem Strom - eine möglichst konstante Spannung abliefern.
Also sollte der optimale Arbeitsbereich natürlich im steilen Teil der Kennlinie liegen.
Im oberen Teil (in der Krümmung) ist die Spannung ja noch deutlich vom Strom abhängig - als arbeitet man dort nicht.
Wo genau nun der Arbeitsbereich beginnt, kann man nicht sagen. Das hängt von den Genauigkeits-Forderungen ab. Ziel: Steiler Bereich.
Der Arbeitspunkt ergibt sich aus dem Vorhaben bzw. aus der Schaltung. Man zeichnet i.d.R. Widerstandsgeraden ein und definiert den Schnittpunkt der Geraden mit der Kennlinie als Arbeitspunkt.
Ich kann nur raten: Die Z-Diode hat ja eine bestimmte Größe. Dort soll sie arbeiten. Also Z5,1 hieße, der Arbeitsbereich läge bei 5,1V. Aber da es ein Bereich sein soll, würde ich dort das untere Ende sehen, wo die Kennlinie relativ linear ist. In diesem Fall vielleicht doch die 2,7V. . ist aber nur vage.
Darf ich noch fragen wo jetzt die Durchbruchspannung ist? Wäre die dann bei den 1V wo die Diode leitfähig wird, oder ist diese bei den 2,7V anzusetzen welcher der Wert ist, ab dem man die Z-Diode sinnvoll einsetzt? Das habe ich noch nicht verstanden