Diode - Verständnisproblem

[Moppi]

Die Verlustleistung müsste bei einer Diode immer dieselbe sein. Wenn ich in die Tabelle schaue und ich habe bei z.B. 1A, 0.7V Spannungsabfall, dann habe ich also eine bestimmte Verlustleistung. Die ist unabhängig von der Eingangsspannung. Der Nennstrom der Diode betrage 1A: Wenn 1A durch die Diode fließen, bei 100V, dann sind das 100W. Die Diode wird dann nicht zerstört. Ebenfalls nicht bei 1000V, obwohl ich über die Diode 1000W entnehme. Wenn ich aber mit 10V Eingangsspannung arbeite und durch die Diode fließen 10A, sind das auch 100W, hier würde die Diode zerstört, weil die ja nur für 1A ausgelegt ist. Wobei bei den 10A die Verlustleistung 10mal höher ist, als bei den Beispielen mit 1A.

Aus dem, was ich überall lese, entnehme ich das so, ist das denn so richtig?

MfG

[HaWe]

ich verstehe das nicht so, dass die Diode 1A "verbraucht", sondern dass die Diode einen Strom von 1A "aushält", der durch sie hindurchfließt, so wie durch ein Kupfer-Verbindungskabel.
Der Spannungsabfall erfolgt dabei fast zu 100% am seriell geschalteten Verbraucher.

Was durch die Diode hindurchfließt, ist 1A.
Was an der Diode an Spannung abfällt, ist 0,7V.
Der Innenwiderstand ist U/I=0,7 Ohm.
Die "Innere Verlustleistung" P_D=U_D*I ist damit = 0,7V * 1A = 0,7W

Der Gesamtstrom wird also überwiegend durch die Gesamtspannung und den Innenwiderstand des vorgeschalteten Verbrauchers bestimmt, an ihm fällt soviel Spannung ab, dass an der Diode nur noch 0,7V anliegen -
bei einem 10W Verbraucher und 10V (1A) also 9,3V,
bei einem 100W Verbraucher und 100V (1A) also 99,3V,
bei einem 1000W Verbraucher und 1000V (1A) also 999,3V,
an der Diode aber liegen immer nur 0,7V an.

[Moppi]

was ich schon geschrieben habe, ergänze ich mal.

Die Verlustleistung müsste bei einer Diode immer dieselbe sein. Wenn ich in die Tabelle schaue und ich habe bei z.B. 1A, 0.7V Spannungsabfall, dann habe ich also eine bestimmte Verlustleistung. Die ist unabhängig von der Eingangsspannung. Der Nennstrom der Diode betrage 1A: Wenn 1A durch die Diode fließen, bei 100V, dann sind das 100W. Die Diode wird dann nicht zerstört. Ebenfalls nicht bei 1000V, obwohl ich über die Diode 1000W entnehme. Wenn ich aber mit 10V Eingangsspannung arbeite und durch die Diode fließen 10A, sind das auch 100W, hier würde die Diode zerstört, weil die ja nur für 1A ausgelegt ist. Wobei bei den 10A die Verlustleistung 10mal höher ist, als bei den Beispielen mit 1A.
Aus dem, was ich überall lese, entnehme ich das so, ist das denn so richtig?

Am Ende ist die Frage, ob eine Diode einer bestimmten Leistung standhält.
Wenn ich eine Diode im Gleichstromkreis betreibe, so dass sie keinem Wechsel ausgesetzt ist (positive und negative Spannung), interessiert mich, wieviel Strom, bei wieviel Spannung die Diode, in Flussrichtung, aushält. Die Stromstärke ist angegeben, z.B. eben 1A.

Nachtrag:

Ich habe noch was gefunden: Verlustleistung Ptot, als maximale Leistung, welche die Diode nicht zerstört.
Leider ist die aber nicht in jedem Datenblatt angegeben. Ich habe bei Reichelt geschaut für eine 1N5408, dort finde ich Ptot jetzt nicht.

Ich stell mal einen Link hier rein: https://elektroniktutor.de/bauteilkunde/diode.html
Dort gibt es eine gute Beschreibung. Ob das alles richtig ist, vermag ich aber nicht zu sagen.

Für Schutzzwecke im Gleichstromkreis müsste ich Ptot berücksichtigen und die maximale Leistung in Flußrichtung If. Daraus ergäbe sich die Spannung, die ich maximal, bei If, anlegen darf.
Heißt aber auch, dass eine Diode keine unendlich hohen Spannungen bei maximalem Strom verträgt, was mich Eingangs auch stark irritiert hat.
Problem: kenne ich Ptot nicht, wie bei der 1N5408, kann ich nur hoffen, dass die eine bestimmte Spannung, bei Maximalstrom If, aushält.



MfG

[wkrug]

Du hast hier ein totales Verständnisproblem!
Wir reden hier von " normalen " Dioden und keinen Sondertypen wie z.B. Z-Dioden, oder Supressordioden.

In Durchflussrichtung wird an der Diode immer nur ein kleine Spannung anliegen, wenn sie nicht defekt ist.
Wie hoch die ist hängt vom Diodentyp und dem Durchflussstrom If ab ( siehe Datenblatt Durchflusskennlinie ).
Also auch wenn du in Durchflussrichtung 1000V anlegst wirst Du hinter der Diode 999,3V gegen den Minuspol messen, wenn da etwas Strom fliesst.
Sprich an der Diode fallen ca. 0,7V ab.

Legst Du in Durchflussrichtung eine normale Diode direkt an eine entsprechende Spannungsquelle über der Durchflussspannung, steigt der Strom über den Maximalstrom der Diode und sie geht dadurch kaputt.

In Sperrichtung sperrt die Diode und es fliesst nur ein sehr geringer Rückstrom ( Im Datenblatt als Ir bezeichnet ).
Hier gilt es die maximale Rückwärtsspannung nicht zu überschreiten sonst Schlägt die Diode durch und ist ebenfalls kaputt.

Fazit in Vorwärtsrichtung wir an einer Diode normalerweise nie mehr als ca. 1V abfallen auch wenn Du 1000V anlegst.
In Sperrrichtung fliesst durch die Diode kein Strom, also wird hier auch keine Leistung umgesetzt.
Bau Dir doch einfach mal eine Schaltung aus einem Widerstand und einer Diode in Reihe auf. Leg eine Spannung an die Schaltung und miss einfach mal die Spannungswerte an den beiden Bauteilen - evtl. wir es dann klarer.

[Moppi]

Erst einmal schon ein Danke, für die Antworten!

Du hast hier ein totales Verständnisproblem!
Wir reden hier von " normalen " Dioden und keinen Sondertypen wie z.B. Z-Dioden, oder Supressordioden.

stimme zu, versuche das zu klären

Legst Du in Durchflussrichtung eine normale Diode direkt an eine entsprechende Spannungsquelle über der Durchflussspannung, steigt der Strom über den Maximalstrom der Diode und sie geht dadurch kaputt.

Ich schließe die Diode direkt an eine Spannungsquelle an mit 12V, vorgeschaltet vor einen Verbraucher/Motor, Lampe etc.
Durchflusspannung ist wie groß? Wird die Durchflussspannung der Diode überschritten?




MfG

[Klebwax]

Ich schließe die Diode direkt an eine Spannungsquelle an mit 12V, vorgeschaltet vor einen Verbraucher/Motor, Lampe etc.
Durchflusspannung ist wie groß? Wird die Durchflussspannung der Diode überschritten?

Was denn nun? "direkt" oder "vorgeschaltet" ?

Zeichne mal einen Schaltplan und schreib da die Strom und Spannungswerte ran, die du erwartest. Geht auch mit Papier und Bleistift. Darüber lässt sich dann leichter diskutieren.

MfG Klebwax

[Moppi]

     z.B. 1N4002


+ o------|>--------o--------o
                   |
                   |
12V              |Last|     ~11.3V 
                   |
                   |
- o----------------o--------o

[021aet04]

Ich habe einmal ein Schaltbild gezeichnet, damit man besser darüber reden kann.


Als Beispiel Spannung V1=100V, Widerstand R1=100Ohm, Diode habe ich eine 1N400x Diode genommen (wegen Strom nicht die Bat43).
Die Berechnung ist nicht ganz richtig, da die Diode auch Temperaturabhängig ist, Vf ist Stromabhängig, dann kommen noch Bauteiltoleranzen hinzu,...
Für das Verständnis reicht es aber.

Fall 1: Spannung ist positiv (so wie eingezeichnet).
Diode ist in Flussrichtung, bedeutet das die Diode leitet. Es fließt ein Strom.
Uv1=100V
Ud1=Uvf=1,1V
Ur1=Uv1-Uvf=100V-1,1V=98,9V
Verlustleistungen:
Pd1=Ud1xI=1,1Vx1A=1,1W
Pr1=Ur1xI=98,9x1A=98,9W

In diesem Fall ist es wichtig das der maximale Strom nicht überschritten wird. Die Spannung ist egal, da die Diodenspannung immer Vf ist (je nach Diode bis ca. 1,5V).

Fall 2: Spannung ist negativ (+ und - von V1 vertauschen oder Diode umdrehen)
Diode ist in Sperrrichtung. Es fließt nur ein sehr geringer Strom (Leckstrom). Je nach Diode kann dieser aber auch relativ hoch werden. Ich habe gerade eine MBR2545 eingebaut, die hat einen Leckstrom von bis zu 40mA, die ist aber auch für Ströme bis 25A. Bei einer 1N400x beträgt der Leckstrom bis zu 50uA.
Zum Verständnis rechne ich ohne Leckstrom, die Diode sperrt zu 100%. Spannungen sind in der Rechnung positiv.

Uv1=100V
Ud1=Uv1=100V => weil die Diode sperrt fällt an der Diode die gesamte Spannung ab
Ur1=Uv1-Ud1=100V-100V=0V

Verlustleistungen sind 0, da kein Strom fließt.

In diesem Fall ist es wichtig das die max. Sperrspannung nicht überschritten wird.


Es gibt auch noch speziellere Dioden (wie schon geschrieben wurde) wie z.B. Supressor und Z-Dioden,... bei diesen muss man wissen wie man diese einsetzen muss und darf.
Als Beispiel werden Zenerdioden in Sperrrichtung betrieben und benötigen einen Vorwiderstand. In Flussrichtung wirken Zenerdioden wie normale Dioden.


Ich hoffe es ist jetzt verständlicher.
MfG Hannes

[Moppi]

Was mir mal wieder eingefallen ist: Spannung liegt an und Strom fließt.
Hilft mir aber vom Prinzip auch nicht. Denn am Ende nehme ich irgendwo eine Leistung X ab.
Diese Leistung muss durch die Diode durch, die geht ja nicht irgendwie dran vorbei.
Wenn die Diode diese Leistung nicht verträgt, geht sie kaputt.

was man weiß ist:

- die Spannung hinter der Diode
- der Strom, der fließen wird oder könnte
- Gleichspannung

Wenn ich die dünnen, schmalen Bahnen auf der Platine sehe, möchte ich meinen, eine 1N4002, die für 1A ausgelegt ist, sollte bei einer Spannung, nach Diode, (ca. 12V) und einen Strom, nach Diode, von 3A, welchen die Last zieht, nicht zerstört werden. Aber scheint anders zu sein. Also müsste man dann schon eine dickere Diode nehmen, die für 3A ausgelegt ist oder gar eine noch dickere, die für 5 oder 6A ausgelegt ist.
Und dann taucht der "Widerspruch" auf, dass bei 1000W (1000V und 1A, am Verbraucher) die Diode heile bleibt und bei 100W (10V und 10A, am Verbraucher) nicht, weil ja nur der Strom ausschlaggebend ist, der durch die Diode fließt.

MfG

[wkrug]

Wenn ich weiß, dass ich ca. 3A aus meiner Spannungsquelle ziehen will, und ich will eine Diode nach der Spannungsquelle schalten, als Verpolschutz z.B., und die Spannungsquelle liefert 12V (um mal vernünftigen Wert zu nehmen), welche Diode würdest Du dafür auswählen und warum (also nach welchen Größen orientierst Du Dich)?

Das kommt halt darauf an, welche Spannungsquelle man vor sich hat.

Von der Werten her würde Ich auf eine Standard 5A Silizium Diode BY 550 - xx gehen.
Bei einem Netzteil kann auch schon mal ein Spannungspeak ankommen und das tut einer Si Diode im Prinzip nichts, weil sie ohnehin eine relativ hohe maximale Sperrspannung hat.
Bei Batteriebetrieb oder zur Verlustleistungsminimierung wäre wohl eine Schottky Diode die bessere Wahl z.B. SB 530.
Allerdings ist bei dieser üblicherweise der Rückwärts Leckstrom wesentlich höher.
Auch ist meistens die Spannungsfestigkeit in Sperrichtung geringer, als bei normalen Si-Dioden.

Die Sperrschicht Kapazität spielt jetzt bei Deiner Anwendung keine Rolle.

Darum gibt's ja auch so viele verschiedene Typen für unterschiedliche Anwendungen.

Was man keinesfalls tun sollte ist, wegen einem höheren Strom 2 Dioden direkt parallel zu schalten.
Dabei geht erst eine, dann die andere Diode defekt ( negativer Temperaturkoeffizient ).