THEMA: Spannungsabfall Diode wirklich 0,7V?

Die Kennlinie einer Diode ist gekrümmt. bei geringem Strom mißt man den Spannungsabfall im unteren gekrümmten Bereich und kommt so bei den klassischen Silizium Dioden auf diese niedrigen Werte. Sorgt man für ausreichend Strom wird man üblicherwiese Werte im Bereich 0,6-0,8V messen.

Ergänzend sei erwähnt daß es auch Diodentyoen gibt die nur 0,1 oder noch weniger Spannungsabfall haben. Das ist wesentich um die Erwärmung zu bekämpfen.

Danke, Arnold,

Was wäre denn ein "niedriger Strom" bzw. wann fängt ein hoher Strom an? Wenn ich es richtig sehe, ziehen die meisten Loks ja so zwischen 200 und 300 mA. Wäre das schon ein "ausreichender" Strom?

Gruß
Markus

da musst du gucken in Datenblatt

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter...de_1N4446_1N4448.pdf

Grüße, Thomas

Hallo Thomas,

auf die Idee bin ich auch schon gekommen, aber auf dem Datenblatt (und auf anderen auch) finde ich nichts, was meine Frage beantwortet (was u.a. daran liegt, dass ich z.B. nicht weiß, was Spannungsabfall auf englisch heißt).

An welcher Tabelle oder Graphik könnte man denn ablesen, wie sich der Spannungsabfall in Abhängigkeit vom Strom verhält?

Gruß
Markus

@0
Was willst du eigentlich wissen ?
Wenn du genau sagst, was du machen willst, kann dir auch geholfen werden.

Ansonsten wird das eine theoretische Abhandlung über Halbleiter

Z.B.:
Die Dioden haben einen Spannungsabfall von ca. 0,9V beim Nennstrom,
und der wäre bei der 1N4148 bei 10mA ,
bei der 1N4001 ist es 1A ;
jeweils bei einer Sperrschicht-Temperatur von 25°C.
niedrigere rStrom als Nennstrom bedeutet niedrigerernSpannungsabfall und das nichtlinear und abhängig von der Sperschichtemperatur (verursacht durch verbratene Leistung U*I).

folglich ist jede Diode für einen bestimmten Strombereich und Sperrspannung geeignet, deshalb gibt es so viele verschiedene, vereinfacht gesagt.

Gruß
Karl

>dass ich z.B. nicht weiß, was Spannungsabfall auf englisch heißt

Moin,
Google meint: Voltage drop


Gruß

GüNNI

Hallo Karl,

ich habe nichts gegen eine theoretische Abhandlung über Halbleiter - man lernt ja täglich dazu.

Deine Ausführungen helfen mir schon viel weiter. Das bedeutet nämlich, dass das ansonsten gelegentlich im Forum anzutreffende "Nimm Dioden zur Spannungsreduktion, die reduzieren je Diode um 0,7V" so pauschal nicht stimmt.

Was ich konkret machen möchte:
Bei einer Steigungsstrecke mit Pendelzugautomatik möchte ich bei Talfahrt die Spannung um ca. 1,5V reduzieren, damit der Zug nicht gar so bös zu Tal rast. Das wollte ich über zwischengeschaltete Dioden vom Typ 1N 4001 erreichen.

Wenn ich Deine Ausführungen richtig verstanden habe, müsste ich bei folgendem Datenblatt
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;I...8332067ac7cf2b6d548e  
die Graphik "Forward Characteristics" heranziehen und könnte daraus ablesen, dass bspw. bei einem Strom von 0,2A an der Diode 0,8V abfallen. Insofern wären dann für meine Zwecke (aber hier muss ich noch die Stromaufnahme der in Frage kommenden Loks messen) wahrscheinlich zwei Dioden in Reihe das Mittel der Wahl.

Falls das schon des Rätsels Lösung ist, hätte der Halbleiterkurs ja schon was genützt.

Danke
Markus



Beitrag editiert am 14. 08. 2008 23:37.

Jetzt kommen wir der Sache näher.

Forward characteristic ist genau das Richtige, aber es gibt da ein paar Nebedingungen.
die erwähnte Sperrschicht Temperatur Tj (junction) im Diagram mit 25°C angegeben.
und die zu verbratende Verlustleistung von I*U, in deinem Fall 0,2 A *0,8V macht "stolze " 0,16W. Bei einem Wärmewiderstand Sperrschicht zu Umgebung von 50 K/W (RthetaJA)
eine Sperrschichterwärmung von 8K gegenüber Umgebung. Also absolut unkritisch in diesem Fall (Tj max = 175°C, danach Amen). Bei höheren Strömen kommt man schon in Bereiche, wo es dem Halbleiter zu warm wird.

Bei Tj 100°C sinkt die Vorwärtsspannung UF um ca. 0,1 V gegenüber Tj 25°C.
Außerdem steht in meinem Datenblatt im kleingedrucktem , daß die Anschlußbeine im 10mm Abstand von Gehäuse auf Umgebungstemperatur zu halten sind. Frei übersetzt genügend Wärmeabfuhr.

Übrigens mein Datenblatt ist in deutsch und kommt von einer Firma Intermetall aus Freiburg anno 1977 . Wenn das kein Zufall ist.

Hab da lange Zeit gewohnt und von einer Reinigung (Ruck) , wo die ITT Labormantel gereinigt wurden , die in den Kitteltaschen gebliebenen Halbleiter bekommen.

Gruß nach Freiburg
Karl

Super, vielen Dank an Karl!

Ich hatte mir schon gedacht, dass das mit den Dioden eben doch etwas komplexer ist, als einem das im Physikunterricht beigebracht wird. Wozu sonst solch ein umfangreiches Datenblatt.

Dass an der Diode beim Spannungsabfall Energie verbraten wird - ähnlich wie bei einem Widerstand - leuchtet mir sofort ein. Gleichzeitig entnehme ich Deinen Berechnungen, dass sich die Sache beispielsweise dann ändert, wenn ich an der Lok noch acht beleuchtete Personenwagen zu 50mA hängen habe. Dann würde sich ein Gesamtstrom von 600mA (200mA Lok + 8 * 50mA Wagen) und ein Spannungsabfall von ca. 0,92V ergeben. Dann hätten wir bei 0,552W einen Temperaturanstieg von 27,6° zu verzeichnen. Mir ist zwar bisher noch nicht aufgefallen, dass Dioden warm werden, aber ich werde mal in Zukunft darauf achten. Die 10mm-Abstand-Regel habe ich bisher eher per Zufall eingehalten.

Damit hat sich für mich ganz nebenbei auch die Frage beantwortet, warum es sinnvoll sein kann, den Stromverbrauch seiner Loks und Wagen zu kennen.

Gruß nach München
Markus

Im zweifelsfall mal nach Datasheet und Bauelementebezeichnung Googeeln, dann findet man meist die Datenblätter mit mehr oder weniger Diagrammen, und nur aus den Diagrammen kann man die tatsächlich zu erwartenden Spannungsabfälle ablesen! Eine Si-Diode hatt je nach Stromlast und Typ zwischen 0,1 und 1V spannungsabfall. Die 0,7V gelten aber normalerweise über den größten und meist genutzten Strombereich!

Mojn,

so pauschal gilt das wirklich nicht mit den 0.7 V. Andere Dioden haben andere Spannungsabfälle, bei Leuchtdioden sogar je nach Farbe verschieden.

Für Deinen besonderen Fall schau doch mal unter dem Stichwort "Zenerdiode", die halten die Spannungen genauer. Müssen aber in Sperrichtung geschaltet werden, wenn ich mich noch richtig erinnere. Für 1,5 V sind die aber schwierig herzustellen und entsprechend teuer.

Schöns Tägli

Markus,

unterteile deine Gefällestrecke in mehrere Abschnitte, sagen wir mal 5

In Abschitt 1 = 1 Diode,
Abschnitt 2 = 2 Dioden
Abschnitt 3 = 3 Dioden
Abschnitt 4 = 2 Dioden
Abschnitt 5 = 1 Diode

damit reduziert sich die Spannung in Stufen. An Dioden würde ich die 1N400x nehmen, alles was weniger als 1A hat ist zu klein. Falls du mit beleuchteten wagen fährst wird die Flussspannung etwas höher ausfallen.

Eigentlich müßte die Sache auch bei digital funktionieren, wäre ja interessant für Decoder die noch nicht lastgeregelt sind, oder gibt es die gar nicht mehr?

Struwelpeter,

Z-Dioden sind ungünstig weil mit jeder Erhöhung der Spannung über dem Halbleiter, ob nun in Fluß- oder in Sperrrichtung bis zur Z-Spannung betrieben, die Verlustleistung proportional (P = U * I ) zu nimmt. Es gibt zwar Z-Dioden die diese Leistung auch schaffen, sie sind aber deutlich größer, teurer und müssen ggf. gekühlt werden. Der Vorteil ist natürlich die deutlich steilere Kennlinie und damit ein geringerer Einfluss des Stromes auf die über der Diode abfallenden Spannung

Gruß Torsten

Servus!

Typischerweise bewegt man sich in dieser Anwendung im oberen Teil der Diodekennline (1N400x). Sobald der Motor dreht oder ein Lämpchen leuchtet fließt aussreichend Strom. Auch wenn LED's leuchten ist man im steilen Teil der Linie, wo der Strom nur noch wenig Einfluss auf den Spannungsabfall hat.

@marcuse
Für deinen Zweck und für die dann typischerweise verwendetetn 1N400x Dioden (siehe Antwort von Thorsten) kann man mit 0,7 überschlagen.

Z-Dioden kann man schon verwenden, dazu ein Leistungstransistor und ein paar Bauteile und man hat einen einfachen Spannungsregler. Da würde ich aber eher auf einen integrierten, einstellbaren Regler gehen:

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ureg3pin.htm

@Torsten
Digital: Theoretisch ja, praktisch spielt ob der PWM und Regelung die Spannung am Eingang eine geringere Rolle sprich der Effekt ist nicht mehr so deutlich. Die 1N400x haben auch eine recht große Streuung in der Recovery time, wodurch die Signale verschliffen werden können.

Grüßle
Elvis


Beitrag editiert am 15. 08. 2008 12:09.

zu 7.
Hallo marcuse !
Aus Deinem Text entnehme ich das die Strecke in beide Richtungen befahren werden soll
(Pendelzugautomatik)
Denkt bitte daran das die Spannungsreduzierung über Dioden bewirkt das der Zug nur noch in eine Richtung fährt .
In der Gegenrichtung sperrt die Diode( ist ja auch eigentlich ihre Aufgabe).
Du mußt also eine Diode verkehrt herum mit Anschließen.

----->---->----->-------
  \ --------<-----------/

Die oberen Pfeile sind die Dioden (z. B 3 X)  für Deine Talfahrt, die untere für die
Bergfahrt. Die Schrägstriche \ / sollen die Verbindung darstellen.
Es funktioniert sehr gut und ist einfach zu installieren.
1N4001 kostet ca 0,02 Euro bei Reichelt.

zu Elvis und Torsten.
Habe das mit den Dioden aus meiner analog Anlage Anfangs übernommen.
Problem war das die Loks verspätet  auf die Änderungen raegierten (DCC mit Arnold).
Hab die 1N4001 in meinen alten Besetztmeldern (z. B Uwe Magnus) unter Selectrix im Einsatz . Dort gibt es keine Verzögerung.
Allerdings kommt TC  mit dem  8i  und den alten Besetztmeldern manchmal ins Schleudern.
(Loksymbol wandert nicht mit  der Besetztanzeige )

Gruß Frank

Mahlzeit!

OT digital...

Man kann wohl auch Glück haben. Meine 1N4007 aus der Bastelkiste haben gut funktioniert. Ist halt wohl grad so wie sie in Taiwan vom Band fallen... ))

In meinen Belegtmeldern hab ich BY299 verbaut und noch keine Probleme bislang feststellen können. Befeuert mit IB und Dekoder von vielen Herstellern. Selectrix hat ja ein etwas anderes Protokoll als DCC und vielleicht auch eine andere Übertragungsrate mit anderen Effekten. Offensichtlich auch manchmal etwas robuster...

Grüßle
Elvis.

Beitrag editiert am 15. 08. 2008 16:01.

Hallo zusammen,

also: Die "Schaltung" ist eingebaut und funktioniert. Selbstverständlich mit einer Diode in Gegenrichtung, das war von vornherein klar. Die Loks und Triebwagen fahren jetzt bergab genauso schnell oder sogar etwas langsamer als bergauf. Mehrere Abschnitt mit unterschiedlicher Diodenzahl hätten sich bei der kurzen Strecke nicht gelohnt.

Nochmal Danke an alle!
Markus


PS: Jetzt hab ich den Thread doch in der Rubrik "analog" eröffnet und schon wird er von diesen Digitalos gekapert ...