Elektrotechnik Aufgabe zur Schaltung mit Diode?
Hallo alle Zusammen,
bin am lernen und weiß einfach nicht wie ich den Betriebs Punkt bestimmen soll und ich weis auch nicht wie ich auf U2 komme.
Geben ist Uq = 20 V , Ri = 1 Ohm und R = 11 Ohm
Und was kann ich aus dem Diagramm entnehmen?
Danke schonmal:)
LG
3 Antworten
Du schneidest die Kennlinie (Dein Diagramm) mit der Arbeitsgeraden, die sich aus U=20V und I=20V/1 Ohm = 20A ergibt. Der Schnittpunkt ergibt das U2 und den Strom durch die Diode.
Wenn von der Diode nichts gegeben ist, würde ich eine ideale Knickkennlinie bei 0.7V annehmen.
Das ist das Prinzip eines Spannungsteilers. Ein Spannungsteiler ist ganz billig gesagt 2 Widerstände, denn an diesen Widerständen teilt sich die Gesamtspannung gemäß der Maschenregel von Kirchhoff auf, vorausgesetzt, diese sind in Reihe zueinander geschaltet.
Wenn du dir die Kennlinie deiner Diode anschaust, wird dir mit Sicherheit auffallen, dass zunächst kein Strom durch die Diode fließt. Das liegt daran, weil wie du sicher schon gelernt hast, die Sperrspannung der Diode überwunden werden muss, damit sie leitend wird.
Wie groß diese Sperrspannung ist, hängt von der Diode ab. Wenn du nun weiter in der Kennlinie schaust, wird dir auffallen, dass ab einer bestimmten Spannung die an der Diode abfällt schlagartig ein Strom zu fließen beginnt.
Perfekt wozu dann noch einen Widerstand? Mit ihm kannst du den Strom durch die Diode begrenzen und einen sogenannten Arbeitspunkt in der Kennlinie bestimmen. Wenn 20V an der Diode anliegen, dann würde enorm viel Strom durch diesen fließen.
Mit dem Arbeitspunkt durch einen in Reihe zur Diode geschalteten Widerstand kannst du nun bestimmen welche Spannung an der Diode bezogen auf die Kennlinie anliegt und welcher Strom durch diesen fließt. Klar Arbeitspunkt eben. Leistung ist ja Arbeit pro zeit und die elektrische Leistung ist ja P=U*I daher der Name :)
angenommen an deiner Diode soll eine Spannung von 1,9V anliegen bei einer Spannungsquelle von 3,2V und ein Strom von c.a 15mA fließen. Dann gehst du an der Y-Achse an dem deine Stromstärke abgetragen ist bis nach 15mA hoch und von dort aus bewegst du dich parallel der X-Achse bis zur Diodenkennlinie. An dem Punkt an dem du die Kennlinie der Diode triffst, soll sich dein Arbeitspunkt befinden. Also bei der Spannung soll der Strom fließen. Arbeitspunkt. Klar? :)
Halte dein Geodreieck nun an 3,2V an und ziehe eine Linie von dort durch deinen gerade ermittelten Arbeitspunkt und somit währe das die Kennlinie für deinen Vorwiderstand, du weißt anhand dieser Kennlinie dann, welche Spannung in dem Fall an deinen Widerstand abfällt und welcher Strom durch diesen fließt nämlich 15mA. Klar Reihenschaltung. Kirchhoff sagte ja in der Knotenpunkt regel was rein fließt fließt auch raus, also muss der Strom durch den Widerstand genauso groß sein wie der Strom der durch die Diode fließt. So kannst du den Widerstand dann mit dem ohmschen Gesetz berechnen.
So sollte deine Kennlinie dann aussehen wenn du dein Arbeitspunkt ermittelt hast:
Simpel oder?
Gerade wenn du dich an ohmsche Widerstände gewöhnt hast, kann es am Anfang etwas schwierig sein, denn eine Diode ist keine rein ohmsche Last mehr. Der Widerstand einer Diode ist von der Spannung abhängig während der Widerstand eines normalen ohmschen Widerstandes konstant bleibt und Linea verläuft. Damit ist der Strom durch den Widerstand in jedem Fall Proportional zur Spannung. Je mehr Spannung, desto mehr Strom bei gleich bleibenden Widerstand.
Diesmal ist der Widerstand allerdings nicht an einen festen Wert gebunden und ändert sich mit der Spannung. Erst kann man sagen unendlich hoch und dann ab einer bestimmten Spannung sinkt plötzlich der Widerstandswert dramatisch.
Gerne gibt ja auch kein Grund unfreundlich zu sein :D jeder muss das Mal irgendwann gelernt haben damit man das weiß und wer hier unfreundlich ist ist wie eine Kuh die vergessen hat, dass es auch Mal ein Kalb war:)
was ein Betriebspunkt sein soll weiß ich nicht. Bei Dioden ist auch der Begriff "Arbeitspunkt" , wie er bei Transistoren benutzt wird, unüblich.
Die Kurve und die angegebenen Werte passen einfach nicht zu realen Dioden.
Eine Diode ist bei negativen Spannungen zwischen Anode und Kathode nicht leitend.
Ein Stromfluss kann auch erst ab eine positiven Spannung von ca. 0,7 V beginnen. Ab dieser Spannung steigt der Strom sehr stark an, würde dann aber durch einen Vorwiderstand ( hier der 11 Ohm Widerstand + Innenwiderstand) begrenzt. Dadurch bleibt die Spannung über der Diode bei 0,7V (+ etwas mehr).
Wenn im Diagramm die X-Achse die Spannung über der Diode sein soll, dann ist das Unsinn. So wie im Bild könnte eine Kennlinie vereinfacht sein.
Diodenkennlinie
Wenn der Strom Ia bekannt ist, dann würde über dem Innenwiderstand eine Spannung von Ux = Ia x Ri abfallen.
U2 ist dann U1 - Ux
Würde das Diagramm richtig sein, dann könnte man, abhängig vom Strom eine Spannung von etwa 0,7 ... 0,9 ablesen ( in deiner Zeichnung sind das schon um 3V).
Dem kann man voll zustimmen. Ich weiss nicht, was so eine Aufgabenstellung soll. Wie lautet überhaupt die Aufgabe?
>Wenn im Diagramm die X-Achse die Spannung über der Diode sein soll, dann ist das Unsinn.
Das ist die Spannung an der Serienschaltung aus Diode + Widerstand.
Super, also echt sehr gut und freundlich erklärt:)