Grundlegende Frage zu Dioden

[ikarus_177]

Hi,

ich habe eine sehr grundlegende Frage zu Dioden allgemein, die dem einen oder anderen wohl etwas seltsam vorkommen mag, mich aber interessieren würde.

Also: Dioden haben ja die sog. Durchgangsspannung, legt man diese Spannung an die Diode an, beginnt Strom zu fließen. An der Diode wird dann ein Spannungsabfall hervorgerufen. Nun meine Frage: Liegt dieser Spannungsabfall immer vor, oder bloß, wenn Strom durch die Diode fließt?


Viele Grüße
ikarus_177

P.S.: Frohe Weihnachten, einen guten Rutsch und viel Erfolg im neuen Jahr!

[Rofo88]

Wenn kein Strom fließt kann auch kein Spannungsfall da sein

U=I*R

Wenn I=0 dann auch U=0

[hankofer]

Im Grunde ist die Diode wenn sie nicht leitet ein Widerstand mit unendlichen Wert.

[Michael]

Hallo ikarus_177,

klar, ohne Strom keine Spannung.
Es besteht natürlich eine Abhängigkeit zwischen Strom und Vorwärtsspannung.
Hier im Datenblatt Seite 2 rechts oben siehst du ein Beispiel:
http://www.diodes.com/datasheets/ds28002.pdf

Zusätzlich gibt es noch einen Zusammenhang zwischen Temperatur und Vorwärtsspannung, der hier in diesem Datenblatt nicht dargestellt ist.

Gruß, Michael

[pacer_one]

Da wiedersprechen sich aber Rofo88 und hankofer.
Wenn der Wiederstand unendlich hoch ist, müsstet ihr sehr wohl eine Spannung messen können. Ersetzt doch mal in einem Stromkreis mit einer Spannungsquelle und einer die Diode die Diode durch und einen unendlich hohen Widerstand. (ideal, offener Stromkreis) Welche Spannung messt ihr jetzt?
richtig die Betriebsspannung.

Wenn ihr jetzt wieder die Diode einbaut, könnt ihr gedanklich die Spannung an der Spannungsquelle erhöhen und die Spannung erhöht sich and der Diode analog. Allerdings ist bei der Durchlassspannung Schluss, weil dann der unendlich hohe Widerstand gegen Null geht.
Dann steigt die Spannung langsam aber der Strom schnell wegen der nichtlinearität der Diode, aber das ist ein anderes Thema.

Seid ihr damit alle einverstanden?

[Vitis]

jep, nämlich andersrum wird n Schuh draus ...
Ohne Spannung kein Strom, nicht umgekehrt.

[hankofer]

Da wiedersprechen sich aber Rofo88 und hankofer.
Wenn der Wiederstand unendlich hoch ist, müsstet ihr sehr wohl eine Spannung messen können. Ersetzt doch mal in einem Stromkreis mit einer Spannungsquelle und einer die Diode die Diode durch und einen unendlich hohen Widerstand. (ideal, offener Stromkreis) Welche Spannung messt ihr jetzt?
richtig die Betriebsspannung.

Über die Spannung hab ich eigentlich nichts ausgesagt. Nur das D dann ein R=unendlich ist.

[nikolaus10]

Leider ist das Ohmsche Gesetzt falsch.
Wobei es diese Gestzmaessigkeit sowieso nicht gibt.
Aber das ist eine andere Geschichte.

Besser treffen wuerde dann schon eher dr = du/di

MFG

[ikarus_177]

Hi,

herzlichen Dank für die vielen und aussagekräftigen Antworten!

Ich hab mal einen kleinen Verbraucher (PC - Lüfter) an den "Ausgang" meiner Schaltung gehalten, die Spannung ging wie gewünscht "in den Keller".

Herzlichen Dank nochmals,
ikarus_177

[hankofer]

Naja falsch ist das Ohmsche Gesetz nicht. Nur müssen eben ein paar Randbedingungen erfühlt sein das es stimmt. Bei einer Diode ist es eigentlich nimmer gegeben im Gegensatz zu einen reinen ohmschen Widerstand.
Die Differentieller Widerstandformel die du oben nimmst ist auf jedenfall richtig wobei ich das delta vorm r entfernen würde in der Standartschreibweise.

[Besserwessi]

Das ohmsche Gesetz hat normalerweise als Voraussetzung ein konstante Temperatur und eine metallische oder ähnliche Leitung.
Bei der der Diode hat man gerade keine metallichen Leitung, sondern eine Spannungsabhängige Ladungsträgerkonzentration. Man kann natürlich immer einen Widerstand definieren, nur ist der bei der Diode Spannungsabhängig und hilft eher wenig weiter um eine Diode zu verstehen. Selbst um den Punkt um 0V Spannung wird nur der Widerstand einer idealen Diode unendlich, bei realen Dioden hat man auch da einen Widerstand in der Größenordnung vom MOhm bis einigen GOhm.

Normalerweise ist ohne Strom die Spannung an der Diode 0V. Anders wird das erst wenn die Diode Strahlung ausgesetzt wird und sich ein Fotostrom bilden kann. Dann hat man auch ohne Strom einen Spannung die die größe der Flußspannung erreichen kann. Dabei ist die Flußspannung auch nicht konstant, sondern vom Strom abhängig. Nur ist die Abhängigkeit vergelichsweise schwach (logarithmisch) und wird daher in den ganz einfachen Modellen vernachlässigt.

[hankofer]

Neben Temperatur kanns auch noch Licht, Magnetfeld usw sein.

Kommt immer drauf an wie genau man vorgehen will. Den an Punkten kann man immer schön linearisieren dann ist das rechnen wieder einfacher.

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201113.htm

steht viel allgemeines zur Diode. Sonst gibts auch noch gute Bauelementebücher als Nachschlagewerke.

[nikolaus10]

Ja, stimmt . Das d vor dem r muss weg.
Bleibt aber dabei, das ohmsche Gesetz (U=R*I) ist ein Sonderfall der nie eintritt.
Aber das wuerde die meisten Anfaenger hier nur verwirren.

[ikarus_177]

Hi nikolaus10,

das ist aber schon interessant, dass das "Standardmodell", das man ja schon ziemlich früh in der Schule lernt, eigentlich falsch sein soll (falsch ist).

Könntest du es vielleicht noch etwas genauer erläutern, was genau daran nicht stimmt? Würde mich nämlich brennend interessieren...

Viele Grüße

[pacer_one]

warum sollte U=R*I ein Sonderfall sein?
Wo funktioniert es nicht? Klar ist es die vereinfachte Variante weil nicht jeder mit Integral- bzw. Differentialrechnung klar kommt. Und soweit sich die Größen nicht über einen Zeitraum von Delta t ändern, kann man die Formel super anwenden.

+5V------Messpunkt---------6,5V ZDiode-----Messpunkt-----Widerstand------GND

Wenn man die Schaltung als ideal betrachtet steht natürlich in der Formel:
U=unendlich*0
Jetzt können sich Mathematiker streiten was dabei rauskommt, als Elektroniker nimmt man gedanklich die Diode raus und weiß, dass man die Versorgungsspannung misst.
Sobald der Widerstand der Diode nicht mehr unendlich ist, fließt auch ein Strom und das ohmsche Gesetz kann ganz normal angewendet werden, auch wenn die Diode ein nichtlineare Bauteil ist. Dann gilt die Aussage eben nur für einen bestimmten Zeitpunkt t.

in dem folgenden Fall würde man keine Spannung messen:
+5V---Messunkt------Diode-----Messpunkt-----O O---GND
macht aber auch wenig Sinn

Wer der Meinung ist, die Aussagen seien falsch, der möge das auch bitte schriftlich begründen ;-)
Jetzt da komplette Thema abzuarbeiten ist etwas schwierig, aber eigentlich sollte alles gesagt sein.

[nikolaus10]

Na, ganz einfach.

Nach Schulmeinung wuerde bei einem Wiederstand von 1Ohm und angelegter Spannung von 1 Volt genau 1 Ampere fliessen.
Was wuerde denn nach Schulmeinung fuer ein Strom fliessen wenn du an den selben Widerstand 1Mio Volt anlegst?
Noch besser: Du nimmst danach diesen Widerstand und legst an ihm 1 nanno Volt an.
Was wuerde dann fuer ein Strom fliessen?

MFG


Loesung 1: Den Widerstand wuerdest du nicht wiederfinden und semtliche Karftwerke der BRD wuerden zusammen brechen.
Loesung 2: Dein errechnete Strom von 1nA wuerde im Funkelrauschen untergehen.

[Michael]

Hallo niolaus10,


Leider ist das Ohmsche Gesetzt falsch.
Bitte erzähl keinen Quatsch, das Ohmsche Gesetz berücksichtigt nicht die Leistung, das ist eine andere Baustelle.

Gruß, Michael

[nikolaus10]

Hab ich ja gesagt, das wuerde die meisten Anfaenger hier nur verwirren.

[pacer_one]

@Ikarus,
Nikolaus will uns nur auf den Arm nehmen, aber ich bin gerade bockig und will nicht.
Ist dir jetzt soweit alles klar? Noch Fragen offen?

[Vitis]

Das ohmsche Gesetzt passt schon und Sonderfälle wie

1 MV oder 1nV kann man getrost als Kuriosität betrachten
weil in der Praxis ziemlich selten.
Für den normalen Alltag hat das Gesetz schon
Bestand ... ist in etwa wie Newtons Gesetze ...
Im Alltag absolut ausreichend, die Relativitätstheorie
machts dann halt für die 0,01%, den Spezialanwendungen,
präziser.

Ausserdem gehts ja bei Dioden um HALB-Leiter ...
da geht halt nix ohne Datenblatt :)

In Sperrrichtung habt Ihr jetzt noch garnicht
diskutiert und dann hats da noch Zenerdioden z.B.
auch interessante Dinger ;)

[nikolaus10]

Zwischendurch war noch ein Posting ob ich das ernst meine (der wohl geloescht wurde)
Ja, ich meine das sehr ernst.

1Kv und ein 1nv sind bestimmt nicht kurios, sondern fester Bestandteil der Physik.
Das das ohmsche Gesetz nur ein Sonderfall ist, kommt nicht von mir sondern lernt man im ersten Semester E-Technik.
Und das es nicht kurios ist und kein quatsch lernt man in der Praxis nach dem Studium.
Aber back to topic, zurueck zum eigentlichen Thema, da die Anfaenger hier sonst noch mehr verwirrt werden.

[Foooob]

Zwischendurch war noch ein Posting ob ich das ernst meine (der wohl geloescht wurde)
Ja, ich meine das sehr ernst.

1Kv und ein 1nv sind bestimmt nicht kurios, sondern fester Bestandteil der Physik.
Das das ohmsche Gesetz nur ein Sonderfall ist, kommt nicht von mir sondern lernt man im ersten Semester E-Technik.
Und das es nicht kurios ist und kein quatsch lernt man in der Praxis nach dem Studium.
Aber back to topic, zurueck zum eigentlichen Thema, da die Anfaenger hier sonst noch mehr verwirrt werden.

Oh ein (Ex-)Student der hier mit seinem Wissen trollen will?

Was du hier von dir gibst ist einfach nur total belanglos. So bewandert kannst du nicht sein, wenn du solche Postings schreibst...

JEDE Formel ist Teil eines Modells, das nur in einem bestimmten Zusammenhang und unter bestimmten Randbedingungen geht. Umso mehr du abstrahierst umso enger die Randbedingungen. DAS solltest du dir erst einmal klar machen, bevor du hier mit 1MV und 1nV Beispielen trollst.

Dass man das ohmsche Gesetz nicht auf die Diodenkennlinie anwenden kann sollte klar sein, dass es desshalb falsch ist ist völliger Stuss. Lediglich die Randbedingungen die für das ohmsche Gesetz erfüllt sein müssen werden bei der Diode verletzt.

Gott echt...sowas geht mal überhaupt gar nicht. ](*,)

[nikolaus10]

....Lediglich die Randbedingungen die für das ohmsche Gesetz erfüllt sein müssen werden bei der Diode verletzt.......


Und welche "Randbedingungen" sind das denn?
(kV und nA ?)



ps.P Auf den Rest -"Troll" quatsch gehe ich mal nicht ein

[Foooob]

....Lediglich die Randbedingungen die für das ohmsche Gesetz erfüllt sein müssen werden bei der Diode verletzt.......


Und welche "Randbedingungen" sind das denn?
(kV und nA ?)


Ich dachte du bist Student oder zumindest kein Anfänger? Du solltest das doch also am besten wissen.

- Konstante, lineare Strom-Spannungsbeziehung
- Vernachlässigung von weiteren Größen wie Magnetfeldern, Temperatur, Lichteinfluss, sonstige Effekte etc.

Unter diesen Bedingungen ist es völlig egal ob pA oder GV. Alles andere (dein Explodieren von Bauteilen durch thermische Überlastung, Rauschen, pn-Übergänge etc.) wird durch diese Randbedingungen erschlagen.



ps.P Auf den Rest -"Troll" quatsch gehe ich mal nicht ein


Etwas als Quatsch abzuschlagen und schnell unter den Tisch zu kehren ist wohl das Effektivste was du nach deinem Geprahle zuvor nun tun kannst.

[hankofer]

Lineare Formeln sind fast immer gute Näherungen und/oder nur mit Randbedingungen gültig.

Warum man das in der Schule lernt, weils einfach zu rechnen ist und man damit auch gute Ergebnisse erzielt. Genau so rechnet man mit Ohmschen Bauteilen und mit Gleichstrom. Weils einfach einfacher ist.

Fängt ja schon mit den einfachen Geschwindigkeits/Beschleunigungs/Strecken Abhängigkeiten an. Alles ist eigentlich d oder I Rechnung. Aber so was lernt man eben erst auf höheren Schulen deshalb verwendet man einfach Sonderfälle.

[nikolaus10]

....sonstige Effekte etc.


Damit waehre dann alles erklaert und nun zurueck....


p.s.P. Mein Studium hab ich schon vor mehr als 20 Jahren abgeschlossen

[Vitis]

Also dass man bei Belastung von 1MV nen kleinen
0603er dann irgendwo in der Jupiter Umlaufbahn
in seine Atome zerlegt kreisend findet kann man
wohl kaum als Fehler des ohmschen Gesetzes
auslegen, sorry, aber das ist Quatsch.
Für den Käse brauchts kein Studium, das sagt
mir schon der "gesunde Menschenverstand" ...

So long, frohes Fest noch. :Weihnacht

[JanB]

Hallo Freunde , Frohes Fest zusammen,

das ohmsche Gesetz ist ganz sicher nicht "Schulmeinung"
oder "Sonderfall" sondern es ist eine der Grundlagen der Physik.

Das Ohmsche Gesetz gilt natürlich nur für ohmsche Widerstände.
Dann aber immer und überall, unabhängig von Gleich- oder
Wechselstrom, von Spannung, Frequenz, Temperatur, Mondphase
oder was einem sonst noch alles einfallen mag.

Eine Diode ist aber alles andere als ein rein ohmscher Widerstand.
Die ursprüngliche Frage des Threaderöffners, (hier leider etwas
untergegangen) ist eigentlich recht interessant. Nämlich ob an der
Diode auch eine Spannung ist, wenn kein Strom fliesst.

Ich denke - ja. Jedenfalls im Innern der Diode, an der Sperrschicht.
Die sog. Antiduffisionsspannung entsteht durch die Trennung der
Ladungsträger an der Sperrschicht. Dort bildet sich ein elekt.Feld.
Man kann die Antidiffusionsspannung indirekt messen, indem man
misst welche Spannung nötig ist um sie aufzuheben, so das wieder
Ladungsträger in die Sperrschicht einwandern und die Diode
leitfähig wird. Also ist es die Durchlassspannung.
Was meint ihr ? Gilt das als Spannung ohne Stromfluss an der Diode ?

Schöne Grüße

Jan

Edit: Unsachliche Bemerkung entfernt

[nikolaus10]

.....das ohmsche Gesetz ist ganz sicher nicht "Schulmeinung"
oder "Sonderfall"
.....

Selbst Wikipedia schreibt das es ein "Sonderfall" ist.

Aber Jan ist sich ja so sicher.


p.s.P Die "Oberliga der Physiker" moechte nicht das die Anfaenger hier nicht verunsichert werden sollten.
Also, back to topic.

[Vitis]

mann mann mann ....

also, Du kannst zur Berechnung nes Vorwiderstands einer LED
ja die Chaostheorie drauf los lassen oder was auch
immer errechnen ... von mir aus, wenns Dich glücklich
macht oder n seeliges lächeln aufs Gesicht zaubert

Ich für meinen Teil nehm da U=R*I und hab in Sekunden
nen Wert, den ich dann näherungsweise in der E-Reihe
finde und reinbrutzle ...

Meine Kiste läuft dann schon während Du nochimmer an
Deinem Superduperwiderstand feilst, weil der natürlich
nicht in der Reihe ist und die Abweichung ja unakzeptabel
weil ungenau ist.

Manche haben Probleme ....... <kopfschüttel>
:-({|=

Ach so, ein Superphysiker zitiert Wikipedia ?¿ ... naja

So ziemlich alle Maßeinheiten die wir benutzen sind
einfach mal von irgendwem definiert und benannt
worden. Manche funktionieren im Alltag ganz gut, wie
das metrische System für Strecken und Volumen oder
halt weniger gut, wie Meilen, Fuß, Inch.
Schlussendlich sind die Einheiten künstliche Gebilde,
menschengemacht, und oft auch nach ihnen benannt
wie Volt, Ohm oder Ampere. Und sie reichen für 99,99%
der anfallenden Berechnungen aus.
Wenn ich z.B. von Berlin nach Hamburg fahren will und
es interessiert mich wie weit das ist, dann nehm ich
nen Atlas und mess die Strecke raus. Ich schicke
nicht erst nen Trupp Geometer raus, das für mich zu
ermitteln in meiner eigenen Maßeinheit, die sich nach
der länge im eregierten Zustand richtet oder was, weil
es mir auch nix bringt, mein Tacho am Auto misst halt
auch nur km ... so what.
Auch sphärische Berechnungen lass ich bleiben, warum?
Weils auf die paar meter hin oder her auch nicht mehr ankommt
und die mir daher wurst sind.

PS: Ja, in dem Kristallgitter bildet sich die Sperrschicht,
die klaro ein Gefälle der Ladungsträgermenge und
somit eine Spannung hat.

[Foooob]

....sonstige Effekte etc.


Damit waehre dann alles erklaert und nun zurueck....


p.s.P. Mein Studium hab ich schon vor mehr als 20 Jahren abgeschlossen

Wenn du mich zitierst, dann bitte richtig und nicht aus einem Zusammenhang raus, der wie folgt war:


- Konstante, lineare Strom-Spannungsbeziehung
- Vernachlässigung von weiteren Größen wie Magnetfeldern, Temperatur, Lichteinfluss, sonstige Effekte etc.


Und dabei dürfte klar sein was mit sonstigen Effekten gemeint ist, nämlich alles was nicht davor schon genannt wurde. Von der Gravitation bis zur Quantentheorie.


Es ist schön, dass du dein Studium erfolgreich abgeschlossen hast und nun schon seit 20 Jahren berufstätig bist. Das ist hier aber völlig irrelevant. Desswegen muss man weder einen auf besonders intellektuell machen, noch in jedem 2. Satz ein "das würde die Anfänger hier nur verwirren" schreiben.

[nikolaus10]

Ich lasse mal den ganzen persöhnlichen Quatsch weg.

Wenn etwas falsch ist, dann muss man es sagen.
Sonst glauben andere das das Falsche richtig ist.

Festzustellen ist das die Formel U=R*I ein Sonderfall ist.

Zurueck zur Ursprungsfrage. Fuer die Diode kann man die Formel U=R*I nicht anwenden . Schon besser ist R=dU/dI.

[ManuelB]

Kann man schon. Für den Durchbruchfall in einem kleinen Bereich um einen festgelegten Arbeitspunkt herum kann die Diodenkennlinie mit einer Geraden angenähert werden. Die dadurch entstehenden Ungenauigkeiten kann man, wenn der Bereich klein genug ist, vernachlässigen. Jede Modellierung eines Bauteils ist ein Kompromiss aus Kompexität und benötigter Genaugkeit. Also werden Vereinfachungen aufgrund bestimmter Eigenschaften verwendet.

MfG
Manu

[thewulf00]

Oh ein (Ex-)Student der hier mit seinem Wissen trollen will?

Hey, dont feed the trolls!

Warum diskutierst Du mit einem, der erst etwas postet, nur um zu verwirren, sich dann zur "Oberliga" der Physiker zählt, um dann zu sagen, wir lassens lieber, weil es andere verwirrt?

Ich weiß, dass es schwer ist, aber versuch einfach, nicht mehr auf den "Quatsch" [Zitat Nikolaus] einzugehen.


Für den hier genannten Fall ist das Ohmsche Gesetz mehr aus geeignet.

Und PS: Foooob - Deine Erklärungen zum Thema Modell und Sonderfall fand ich sehr einprägsam - gut erklärt!