Wieso leitet ein Diode bei negativer Spannung in Sperrrichtung?
Hallo Ich stehe gerade total auf den Schlauch. Um mich auf eine Elektrotechnik Arbeit vorzubereiten schaue ich mir gerade das Thema Halbleitertechnik Schwerpunkt PN-Übergang(Diode) an.
Bei einer positiven Spannung ist mir die Funktion einer Diode klar. An die P-Schicht des Übergangs wird das positive Potenzial(zb. +12V) angelegt und an die N-Schicht das Negative Potenzial(zb. 0V). Dann werden die freien Elektronen in der N-Schicht ja vom Minus Pol abgestoßen und in die Sperrschicht gedrückt. Bei der P-Schicht werden dann ja die "Löcher" vom Pluspol abgestoßen und auch in die Sperrschicht gedrückt und somit können dann ja rekombination stattfinden und der PN-Übergang leitet.
In Sperrrichtung werden die Elektronen aus der N-Schicht ja so "gesagt" vom Minuspol abgesaugt. Und in der P-Schicht die Löcher vom Pluspol. Wodurch sich die Sperrschicht vergrößert.
Das ist ja alles bei positiven Potenzial. Also alles kein Problem.
Doch wie ist das jetzt wenn ich die Pole der Spannungsquelle umpole. So das mein rotes Kabel in der 0V Buchse steckt und mein schwarzes Kabel in der +12V Buchse. Wenn ich jetzt die Spannung messe(Rote Klemme an rotes Kabel, Schwarze Klemme an schwarzes Kabel) messe ich ja nun -12V.
Und hier kriege ich es einfach nicht in mein Kopf rein. Denn jetzt ist die Durchlassrichtung Sperrrichtung und umgekehrt.
Denn wenn ich sie jetzt in Sperrrichtung mit negativer Spannung betreibe, dann liegen ja die -12V an der n-Schicht an und die 0V an der p-Schicht. 0V ist ja zu -12V positiver also kann man 0V als Pluspol ansehen?????
Denn dann würde das ja wohl sinn machen den die -12V stößt die freien Elektronen in der n-Schicht ab und die 0V stoßen die Löcher in der p-Schicht ab und die Diode leitet???
Kann mir jemand dabei helfen
Mfg
4 Antworten
Doch wie ist das jetzt wenn ich die Pole der Spannungsquelle umpole.
Und hier kriege ich es einfach nicht in mein Kopf rein. Denn jetzt ist die Durchlassrichtung Sperrrichtung und umgekehrt.
Das ist jetzt nicht dein Ernst, oder? :o)
Wenn du die Leitungen an deinem Labornetzgerät vertauscht, so dass du -12V bekommst, dann sind doch nur die Farben der Leitungen vertauscht (Schwarz = Plus, rot = Minus).
Vertausche mal die Messstrippen am Multimeter. Dann sind es wieder +12V. Nu eben mit schwarzem + und roten -.
Unter dieser Tatsache sollte deine Diode wieder "richtigherum" funktionieren. :)
Falls die vertauschten Farben zu gewöhnungsbedürftig sind, wiederhole mal den ganzen Versuch mit gleichfarbigen Leitungen.
Das ist eben ein kleiner Denkfehler.
-12V ist eine verpolt gemessene Spannungsquelle. Je nach Betrachtungsweise. Das ist letztlich egal. Wie gesagt: Drehe mal das Multimeter um. Dann ist es wieder +12V.
Das ist deshalb als "-12V" angegeben, weil sie entgegengesetzt zu den +12V gepolt ist:
+12V <----- Trafo -----> Masse <------ Trafo -----> -12V
(Zwischen +12V und -12V liegen 24V an.)
Die Masse ist hier der Pluspol der -12V-Quelle. (Masse ist nicht immer Minus!)
Es kommt am Ende darauf an, wie herum die Spannung tatsächlich an der Diode abfällt.
Wenn du die Spannung so anlegst, dass du +12V in Durchlassrichtung hast, dann lässt sie durch (Elektronen und Löcher laufen in die große "Schlacht" und die Diode lässt durch).
In Sperrrichtung laufen sie voneinander weg und die Diode lässt keinen Strom durch.
Du musst halt schauen, wie die Diode tatsächlich gepolt ist.
Ja genau das glaube ist mein Problem.
Also sind bei +12V und 0V, wirklich die 0V der Minuspol und die +12V der Pluspol. Bei -12V und 0V aber die -12V der Minuspol und die 0V der Pluspol? Oder trifft meine zweite Aussage mit den -12V nur zu wenn man die Spannungsquelle umgepolt hat?
Puffff, mir raucht gerade die Birne. Also das Prinzip verstehe ich schon und die erste Diode ist mir auch klar. Aber die zweite Diode die zwischen 0V und -12V liegt da blick ich gerade noch nicht durch, bin mir gerade nicht sicher was ich dort als Minuspol ansehen muss. Aber Theoretisch müssen die -12V ja der Minuspol sein da die Diode sonst sperren würde wenn es der Pluspol wäre.
Ich schaue mir das Bild morgen nochmal an vielleicht verstehe ich das ja dann.
Schon mal vielen dank an dich!
Mfg
Das ist immer aus Sicht der Masse (das Potential, das als 0V angesehen wird) angegeben.
Spannung ist ein Potentialunterschied. Die Differenz der beiden. Der positivere von beiden ist immer der Pluspol
12V liegen zwischen...
...12V <-> 0V
...24V <-> 12V
...100000012V <-> 100000000V
...0V <-> -12V
Der Pluspol ist dabei immer das höhere der beiden Potentiale.
Ich habe meine Zeichnung mal abgeändert (habe den rechten statt den mittleren Anschluss als die Masse festgelegt)
https://pasteboard.co/HYADer64.png
Ist es so verständlicher?
(wohlgemerkt, ich habe nur die Beschriftungen ein wenig verändert und ein anderes Potential als die Masse definiert. Alles nur Theorie. Die Schaltung und das Netzteil sind weiterhin noch dieselben).
"Spannung ist ein Potentialunterschied. Die Differenz der beiden. Der positivere von beiden ist immer der Pluspol"
Ahhh jetzt hat es glaubig wieder klick gemacht.
Klar dann ist es ja egal wie um ich die negative Spannungsquelle betrachte als umgepolte oder reale Quelle. 0V ist ja zu -12V positiver also ist 0V der Pluspol.
"Ist es so verständlicher?"
Ja ist es!(Für mich zm. gerade)
Aber wenn ich ich mir die erste Zeichnung nochmal anschaue und dabei diesen Satz im Hinterkopf behalte "Der positivere von beiden ist immer der Pluspol", verstehe ich auch die erste Zeichnung.
Ich glaube das ich es jetzt wieder verstanden habe werde mir das ganze morgen nochmal anschauen, falls noch was unklar sein sollte schreibe ich hier nochmal!
Vielen Dank an dich Franky! Du hat mir sehr geholfen!
Mfg
IN DIESEM PASTEBOARD ZEIGT MEIN VIRENSCHUTZ EINEN TROJANER!
Auf meinem PC.
(und beim TE offensichtlich auch, weil der nichts gesagt hat und das Bild auch sehen konnte).
Wie sieht denn die Meldung aus?
Tja, ist halt eine Domain in Kolumbien...
ich kann dir offtopic einen screenshot als Antwort hochschieben. Moment...
Habe die Bilder vorsorglich auf einen anderen Hoster umkopiert:
https://picload.org/view/dciwroao/image.png.html
https://picload.org/view/dciwroal/image.png.html
Wieso, weshalb, warum das so passiert ist, weiß ich nicht. War jedenfalls so nicht beabsichtigt.
Vielen Dank für die Info. :)
sorry für offtopic-beitrag, aber ev. auch für andere interessant.
kann natürlich auch "fehlalarm" sein, also kein aktiver trojaner, aber eine geblacklistete domain (Kolumbien, naja).
Habe einfach irgendeinen Bilderhoster bei Google rausgefischt.
Den nehme ich wohl besser nicht mehr (obwohl ich ihn schon oft genutzt habe).
Steht da auch irgendwo, welcher Trojaner genau?
Im Seitenquelltext ist nicht viel drin.
Ne böse .exe isses schonmal nicht.
Google Analytics haben die drin.
Praxis und theorie ist ein bisschen was anderes.
LED's stoppen spannung nicht wirklich gut verglichen mit regulären dioden. Bei ein paar volt fließt der strom halt auch in die andere richtung. Die durchbruchspannung ist sehr niedrig.
Im datenblatt steht dazu genaueres.
Eine optimale diode würde so rum nicht leiten, aber deine LED leitet bei 12volt sicher auch eine menge an strom rückwärts. Sind einfach nicht dafür gemacht.
Andere dioden haben häufig hohe durchbruchspannungen.
Aber nur weil du eine spannung misst heißt dass nicht dass ein signifikanter strom fließt. Du misst ja nur eine spannung, keinen strom.
Hallo. Als Beispiel Diode haben wir in der Berufsschule die 1N4007 bekommen. Die kann IF=1A und hat eine maximale Rückwärtsspannung von 1000V
Sry habe ich vergessen dazu zu schreiben
Mfg
Naja, ob eine spannung negativ oder positiv ist, wird ja nur durch die polung bestimmt. 0v wurde einfach so definiert.
ob du +12v und 0v oder 0v und -12v hast ist genau das selbe. Volt beschreibt ja nur einen unterschied, das ist kein totaler wert oder so.
Ich bin mir nicht sicher ob dass dein problem ist?
Wer spricht denn von LED's?
Hier ist nur nach "normalen" Dioden bzw. PN-Übergang gefragt.
Das war ein beispiel. Wenn es LED's wären, dann wäre das durchaus erklärbar. Bei normalen dioden sollte man das nicht erwarten.
Ich glaube dein Denk"fehler" liegt genau hier:
"Das ist ja alles bei positiven Potenzial. Also alles kein Problem."
Denn Du hast vorher genau richtig die Fälle "positive Richtung" und "Sperrrichtung" beschrieben. Die Diode kennt natürlich nur Potenzialdifferenzen.
- Ob an der Anode "1V" und "0V" an der Kathode liegen oder "0V" an der Anode und "-1V" an der Kathode ist egal es ist genau der gleiche "Betrieb" in positiver Richtung mit 1V Vorwärts
- Ob an der Anode "-12V" und "0V" an der Kathode oder "0V" an der Anode und "+12V" an der Kathode ist auch genau gleich.
Nur als kleine Anmerkung: Das Bild mit der Sperrschicht erklärt die Diode zwar ganz gut, wenn man aber verstehen will warum auch in der Rückwärtsrichtung manchmal Dioden leiten, dann brauch man schon etwas komplizierte Modelle. Denn, wie gut die Diode sperrt ist von Typ zu Typ verschieden: Schottky-Dioden haben hohe Sperrströme, Ge-Dioden auch, Si-Hochleistungsdioden im Vergleich sehr gering.
Hi, ja das ist korrekt. Ich habe ihr ein umgebautes ATX Netzteil das mir +12V und -12V liefern kann wenn ich bei der -12V Spannung die Pole vertausche ist es auch wieder +12V.
Ich weiß das ich die Diffusionsspannung als Potenzial ansehen muss also das Potenzial an der p-Schicht(Anode) muss positiver sein als an der n-Schicht(Kathode). Ist es ja auch die Diode verliert ja 0,7V und somit wären hinter der n Schicht nur 11,4V.
Doch ist das ganze dann auch genauso umgekehrt so anziehen nur das die also an der p-Schicht liegt dann die 0V an und an der n-Schicht die -12V somit wären ja hinter der p-Schicht -11,4V dann wären die ja positiver als die -12V?
Mfg