Fragen zu Dioden und TVS-Dioden

[Peter(TOO)]

Hallo,

1. Mal angenommen, man legt an eine P6KE18A in Sperrrichtung eine Spannung größer als 15,3 V an, wird die Diode leitend, hab ich das richtig verstanden?

Qualitativ verhalten sich eigentlich alle Dioden gleich.
Bei den speziellen Dioden sind nur bestimmte Merkmale optimiert wurden.
Zenerdioden mit einer Spannung über etwa 5.5V sind eigentlich Avalanche-Dioden. Jede Diode hat eine maximale Sperrspannung, irgendwo darüber wird sie dann zur Avalanche-Diode. Eine Zenerdiode ist halt einfach auf eine bestimmet Spannung hin optimiert und auf einen möglichst kleinen Differenziellen Widerstand.
Die TVS-Dioden sind auf etwas mehr Leistung, sehr kleinen differenziellen Widerstand und hohe kurze Spitzenströme optimiert. Die angegbene P6KE18A verträgt für 1ms 600W.

Das mit den 15.3V stimmt so nicht ganz:
Bei 15.3V sperrt sie garantiert noch.
Zwischen 17.1V und 18.9V leitet sie, je nach Exemplar, dann 1mA ab, darüber steigt der Strom dann steil an. Über 18.9V leitet dann garantiert jedes Exemplar.

2. Mal angenommen, der unter 1. angenommene Fall spielt sich in der gezeigten Variante 2b der Verpolungsschutz-Vorschläge ab, wird die TVS-Diode in diesem Fall zerstört?

Pi mal Daumen und mit der 5A Sicherung nicht!
Nun gibt es aber die Schmelzsicherungen mir unterschiedlichen Charakteristiken, typischerweise von FF (superflink) bis T (träge).
Die 5A einer Schmelzsicherung besagen, dass sie 5A dauernd aushält.

Ausgelöst wird sie thermisch, wenn ein Strom fliesst wird der Sicherungsdraht warm, bei zu viel Strom brennt er dann durch.
Nun braucht das Aufwärmen aber Zeit, diese hängt nun aber auch von der thermischen Masse und der Kühlung ab.
Eine typische Haushaltsicherung schaltet bei 1.45-fachem Nennstrom erst nach 1h ab. Im Bereich von einer 10tel Sekunde kann eine 16A aber locker 100A, ohne auszulösen, verkraften.

Wenn du dir eine Feinsicherung genau anschaust sind flinke Sicherungen nur Luftgekühlt und haben einen dünnen Draht. Träge Sicherungen haben meist ein Band als Draht, dies ergibt eine besser Wärmeabfuhr und daher ein langsameres Aufheizen.

Die 18A verträgt aber einen Spitzenstrom von 24A.

3. Wäre die P6KE18A die richtige Diode für meine Schaltung, und für den Fall dass ich doch nur eine normale Diode verwenden würde, welche müsste es sein?

Tja, das wissen wir jetzt nicht so genau?
Damit der Überspannungsschutz funktioniert, muss deine Schaltung kurzzeitig die rund 19V verkraften ohne Schaden zu nehmen. Im Extremfall könne es sogar 25.2V Spitze sein.

Eine normale Diode muss die 5A der Sicherung überleben.
Eine 1N400x könnte reichen, ist zwar eine 1A-Gleichrichterdiode, aber die verkraftet für 8ms auch 30A und für 80ms um die 15A ist die Frage ob die Sicherung in dieser Zeit auslöst.
Die nächst Dickere wäre dann die 1N540x eine 3A Gl-Diode, welche aber 200A für 8ms verdauen kann und immer noch 40A für 80ms.
Meistens sind die Angaben der Amis auf 60Hz bezogen, deshalb die 8, eigentlich 8.3ms.

Die andere Frage ist, ob deine Schaltung auch mit dem -0.7 bis -1.2V zurecht kommt, bis die Sicherung auslöst?
Die genauen Werte der Vorwärtsspannung in Abhängigkeit des Stroms stehen im Datenblatt der Diode.

MfG Peter(TOO)