Spannungsabfall an Dioden/Kennlinien, elektronische Fehler und Fallen…

Siliziumdioden

Es gibt so ein paar Sachen im Web, die mich einfach stören. Besonders dann, wenn man sich an gefundenen Informationen orientiert und dann falsche oder schlechte Ergebnisse erzielt. Nicht jeder muss Experte auf jedem Gebiet sein, geht auch gar nicht. Das schöne am WWW ist doch unter anderem, dass man schnell an Informationen kommen kann, ohne sich vorher Tagelang mit Ballast auseinandersetzen zu müssen, den man am Ende gar nicht benötigt. Um heraus zu finden, wieviel Öl mein Auto bekommt, muss ich kein KFZ-Mechaniker sein. Um den Zylinderkopf zu wechseln in der Regel aber schon, zumindest muss ich fundiertes Wissen besitzen.

Oft werden aber durch ‚Try & Error‘ gewonnene Erkenntnisse als unumstößliche Tatsachen verkauft, ohne das wirklich die Funktion oder der eigentliche Vorgang verstanden wurde.

In der Elektronik gibt es da zahlreiche Beispiele, ich führe einfach mal die an, die mir gerade einfallen, weil sie mir in den letzten Tagen begegnet sind. Es gibt aber sicher weitere und auch bessere :-)

  • Eine weiße LED hat 3V
  • Eine Diode reduziert spannungen um 0,7V
  • Aus der Steckdose kommen 230V

Auf den ersten Blick kommt man in vielen Fällen mit diesen Informationen weiter, oberflächlich betrachtet stimmt das alles. Will man aber aus irgend einem Grund an Projekte heran, die ein tieferes Wissen zu diesen Themen benötigen, erleidet man schnell Schiffbruch.

Ich picke mir hier mal die Diode mit ihren 0,7V heraus, weil ich so ein Problem gerade in einem Mailkontakt auf den Schirm bekommen habe.

Zur Problembeschreibung:

Jemand hat begonnen, sich ein Akkuladegerät für Nickel-Metallhydrid Akkus (NiMH) zu bauen. Mittels eines µControllers sollte die Ladung abgeschaltet werden, wenn die Zellenspannung 1,4V übersteigt. Um diese 1,4V festzustellen, sollten zwei in Reihe geschaltete 1N4148 Dioden eben diese 1,4V zum Vergleich liefern. Zu diesem Zweck sollte die Vergleichspannung einem Pin des Controllers zugeführt werden, die Akkuspannung einem weiteren. Sobald nun die Akkuspannung größer der Vergleichsspannung wird, sollte die Ladung abgeschaltet werden. Nebenbei, allein das Verhältnis Ladestrom/Zellenschlussspannung könnte einen eigenen Artikel füllen…

Naja, jedenfalls funktionierte das Abschalten nicht, die Akkus wurden auch bei über 1,8V noch weiter geladen. Warum das wahrscheinlich so ist, kann ein Blick in das Datenblatt klären. Da ich keine Probleme durch das veröffentlichen von Auszügen fremder Datenblätter bekommen möchte, habe ich mal eine Kennlinie skizziert, welche sich grob an den Daten der 1N4148 orientiert.

Beispielkennlinie Siliziumdiode

 

Wer sich die Daten der Diode mal näher ansehen möchte, findet bei alldatasheet.com das Datenblatt.

 

 

 

 

 

Links finden sich der Stromfluss in Milliampere (mA), unten die abfallende Spannung in Millivolt (mV). Man kann leicht erkennen, dass die berühmten 0,7V (=700mV) nur bei einem  If von ca. 20mA abfallen. Bei 100mA sind das schon rund 0,9V. Im Datasheet ist das besser zu erkennen, die Temperatur spielt auch noch eine große Rolle.

Laut einer Messung, flossen in der oben angegeben Schaltung ca. 120mA durch die Dioden, da ist nicht mehr von 0,7V auszugehen. Durch diesen unnötig hohen Strom erwärmten sich die Dioden auch noch recht deutlich, damit ist kein vernünftiges Arbeiten mehr möglich.

Leider ist bei dem erwähnten Bastler keine Spur von Einsicht zu erkennen, er sucht immer noch nach dem Fehler in seinem Programm. Starrsinn erledigt da den Rest…

Ich will damit einfach nur den Tipp geben, sich zu überlegen, ob man wirklich alle Informationen zu einem Vorhaben hat, ehe man Geld, Zeit und Nerven investiert ;-)