AFu-Kurs nach DJ4UF - Technik A05: Die Diode und ihre
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AFu-Kurs nach DJ4UF AFu-Kurs nach DJ4UF Technik A05: Die Diode und ihre Anwendungen DKØTU Amateurfunkgruppe der TU Berlin DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung http://www.dk0tu.de Gleichrichter Referenzen Stand 18.05.2016 This work is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License. Amateurfunkgruppe der Technische Universität Berlin (AfuTUB), DKØTU 1 / 24 Wiederholung Halbleiter AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • Was ist ein Halbleiter? (Erinnern aus alter Technik) • Wann leitet eine Siliziumdiode? • Wann leitet eine Germaniumdiode? • Was bedeutet p-dotiert? Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 2 / 24 Wiederholung Leitet die Siliziumdiode? AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 3 / 24 Wiederholung AFu-Kurs nach DJ4UF Diode Raumladungszone DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung [2] Gleichrichter Referenzen Wie, wo und warum bildet sich eine Raumladungszone (RLZ), auch Verarmungszone genannt, in der pn-Diode aus? 4 / 24 Wiederholung AFu-Kurs nach DJ4UF Leitet die Siliziumdiode? DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden p p p p p p p p p p p p n n n n n n n n n n n n Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen Durch Ausgleichsbewegungen (Diffusionsstrom) zwischen dem p- und dem n-Gebiet wird die RLZ gebildet. Dort gibt es keine frei beweglichen Ladungsträger mehr. 5 / 24 Wiederholung AFu-Kurs nach DJ4UF Diodenkennlinien DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Welcher Diodentyp hat welche Kennlinie? 1→ 2→ 3→ Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen Prüfungsfrage TC511 6 / 24 Wiederholung AFu-Kurs nach DJ4UF Diodenkennlinien DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Welcher Diodentyp hat welche Kennlinie? 1 → Schottkydiode 2 → Germaniumdiode 3 → Siliziumdiode Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen Prüfungsfrage TC511 6 / 24 Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode AFu-Kurs nach DJ4UF Schottky-Diode DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • Sehr gut geeignet für HF-Schaltungen • Raumladungszone baut sich schneller auf und ab • RLZ zwischen Metall und N-gebiet • Geringe Durchlassspannung Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen (0.25V ) [2] 7 / 24 Verschiedene Spezialdioden Kapazitätsdiode AFu-Kurs nach DJ4UF Kapazitätsdiode DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • auch Varicap, Varaktor oder Abstimmdiode • Kapazität sinkt mit steigender Spannung • in fast allen VCOs verbaut Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen [2] 8 / 24 Verschiedene Spezialdioden Z-Diode AFu-Kurs nach DJ4UF Z-Diode DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • Meist zur Spannungsstabilisierung • Einbau in Sperrichtung • Zur Sicherheit immer mit Vorwiderstand einbauen Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 9 / 24 Verschiedene Spezialdioden Z-Diode AFu-Kurs nach DJ4UF Z-Diode DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 1 1 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kennlinie_Z-Diode.svg 10 / 24 Verschiedene Spezialdioden Fotodiode AFu-Kurs nach DJ4UF Fotodiode DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • Ändert Widerstand abhängig von Lichteinfall • Wird z.B. als Helligkeitssensor verwendet Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen [2] 11 / 24 Verschiedene Spezialdioden Solarzelle AFu-Kurs nach DJ4UF Solarzelle DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen [2] 12 / 24 Verschiedene Spezialdioden Solarzelle AFu-Kurs nach DJ4UF Kennlinie Solar + Fotodiode DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen [2] 13 / 24 Verschiedene Spezialdioden LED AFu-Kurs nach DJ4UF Leuchtdiode (LED) DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • Leuchtet, wenn in Durchlassrichtung betrieben • Betriebsspannung je nach LED-Farbe von etwa 1.5V bis 3.2V Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen [2] 14 / 24 Verschiedene Spezialdioden Optokoppler AFu-Kurs nach DJ4UF Optokoppler DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • LED und Photodiode in einem Bauelement • Galvanische Trennung von zwei Schaltkreisen • Probleme bei Hochfrequenzschaltungen Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen [2] 15 / 24 Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung AFu-Kurs nach DJ4UF Spannungsbegrenzung DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • Schneidet Signale oberhalb und unterhalb der Durchlassspannung ab • Gut als Überspannungsschutz Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen [2] 16 / 24 Anwendungen der Diode Entkopplung Entkopplung - Prüfungsfrage TC527 AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Wiederholung Der Sonnenkollektor liefert U1 = 14.9V . Der Akkumulator hat U2 = 13.9V . Das Netzteil ist auf U3 = 13.5V eingestellt. [4] Welche Dioden leiten und welche nicht? Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 17 / 24 Gleichrichter AFu-Kurs nach DJ4UF Gleichrichter DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden • Gleichrichter machen aus Wechselspannung Gleichspannung • Mit Hilfe von Dioden wird die obere und untere Halbwelle getrennt • Ohne Dioden sehr schwierig Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen [2] 18 / 24 Gleichrichter AFu-Kurs nach DJ4UF Einweggleichrichtung DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler [2] Nur obere Halbwelle, also sehr hohe Verluste • Einfach aufzubauen • Wäre mit Kondensator ein AM-Hüllkurvendemodulator (siehe Siebung) • Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 19 / 24 Gleichrichter AFu-Kurs nach DJ4UF Vollweggleichrichtung DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler [2] Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Obere und untere Halbwelle, also deutlich weniger Verluste • Schwieriger aufzubauen • Verdoppelt die Abtastrate • Benötigt Transformator mit Mittelpunktanzapfung • Gleichrichter Referenzen 20 / 24 Gleichrichter AFu-Kurs nach DJ4UF Brückengleichrichtung DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden [2] Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Obere und untere Halbwelle, also deutlich weniger Verluste • Schwieriger aufzubauen • Verdoppelt Frequenz • Benötigt vier Dioden • Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 21 / 24 Gleichrichter AFu-Kurs nach DJ4UF Siebung DKØTU Wiederholung • Glättung durch Tiefpass hinter dem Gleichrichter • Durch verdoppelte Frequenz noch einfacher umzusetzen • LC-TP oder RC-TP nutzbar • In der Realität oft [2] Elektrolytkondensatoren mit mehreren mF Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 22 / 24 Gleichrichter AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler TF317 Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Bei der Schaltung handelt es sich um einen... ? Gleichrichter Referenzen 23 / 24 Gleichrichter AFu-Kurs nach DJ4UF Gleichspannungsrückgewinnung DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter [2] Referenzen Wird benutzt um das Signal anzuheben • Wird z.B. bei Verstärkerschaltungen benötigt • 24 / 24 Referenzen Referenzen/Links AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU [1] DARC Online-Lehrgang Lektion A05: http://www.darc.de/referate/ajw/ausbildung/ darc-online-lehrgang/technik-klasse-a/technik-a05/ [2] Wikimedia: https://en.wikipedia.org/wiki/File:PN_diode_with_electrical_symbol.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pn_Junction_Diffusion_and_Drift.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AusfuerungsformenSchottkyDiode.png http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Diode-Schottky-EN_A-K.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Varicap_symbol.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Varactor_function.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solarzelle_Funktionsprinzip2.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kennlinie_Photodiode_1.png https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Verschiedene_LEDs.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Optokoppler.gif https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brueckengleichrichter_IMGP5380.jpg https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Halfwave.rectifier.en.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gratz.rectifier.en.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Smoothed_ripple.svg https://en.wikipedia.org/wiki/File:Positive_Voltage_Clamping_Circuit.svg Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 24 / 24 Gleichrichter [3] Wikipedia - Die freie Enzyklopädie: https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter [4] Fragenkatalog Bundesnetzagentur Technik Klasse A: https://www.bundesnetzagentur. de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_ Institutionen/Frequenzen/Amateurfunk/Fragenkatalog/ TechnikFragenkatalogKlasseAf252rId9014pdf.pdf?__blob=publicationFile&v=3 [5] Freie Inhalte (DK0TU): http://www.dk0tu.de/Projekte/Freie_Inhalte/ [6] Youtube Video: https://www.youtube.com/watch?v=IcrBqCFLHIY AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Wiederholung Verschiedene Spezialdioden Schottky-Diode Kapazitätsdiode Z-Diode Fotodiode Solarzelle LED Optokoppler Anwendungen der Diode Spannungsbegrenzung Entkopplung Gleichrichter Referenzen 24 / 24
