Elektrisches Feld. Einfaches Schaltsymbol einer Diode. Geschichte und Funktion der Diode

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Elektrisches Feld. Einfaches Schaltsymbol einer Diode. Geschichte und Funktion der Diode"

Liese Weiß
vor 6 Jahren
Abrufe

1 Labor Physik Elektrisches Feld Geschichte und Funktion der Diode Die ersten Dioden wurden im Jahre 1904 von John Flemming entwickelt. Es handelte sich um Vakuumrören mit zwei wichtigen Elementen, einer Kathode, die Elektronen emittiert, und einer Anode, die die emittierten Elektronen auffängt. Die wichtigsten Eigenschaft einer Diode besteht darin, daß sie den elektrischen Strom nur in eine Richtung leitet. Heutzutage werden nahezu ausschließlich Halbleiterdioden eingesetzt. Die Abbildung unten zeigt eine Röhrendiode (Vakuumdiode). Die Kathode wird durch einen separaten Heizkreis (Kathodenheizung) beheizt und emittiert Elektronen, sobald sie genügend aufgeheizt ist. Elektronen aus dem Elektronengas des Kathodenmetalls erhalten genügend thermische Energie, um die Austrittsarbeit aufzubringen, und können so die Kathode verlassen. Ihr Liegt der Prozeß der Glühemission zugrunde; er wurde 1883 von Thomas Edison entdeckt. Liegt die Anode auf höherem Potential als die Kathode, so zieht sie die von der Kathode emittierten Elektronen an, und es fließt ein Strom, der sogenannte Anodenstrom. Im umgekehrten Fall werden die Elektronen abgestoßen, und die Röhre leitet den elektrischen Strom nicht, sie sperrt. Die Elektroden befinden sich in einem evakuierten Glaskolben (der Druck liegt unterhalb 10-3 Pa). Die thermische Emission (Glühemission) wurde von O.W. Richardson untersucht, der für diese Arbeiten im Jahre 1928 mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Einfaches Schaltsymbol einer Diode

2 Für den Versuch Elektrisches Feld werden benötigt: Zwei regelbare Netzgeräte 0-30 V Zwei digitale Multimeter (Gleichstrom-Spannungsmessung) Eine Vakuumdiode (Grenzdaten Umax=10 V, Imax=50 ma, Pmax=400 mw, UHzmax=6.3 V) Diverse Verbindungskabel An einer Diode sind folgende Messungen durchgeführt worden: 1. Messung der Abhängigkeit des Anodentromes von der Heizspannung Für eine fest eingestellte Anodespannung von 10 V ist der Anodenstrom für verschiedene Heizspannungen zwischen 0 V und 6.3 V gemessen und graphisch in einem Diagramm dargestellt worden. 2. Aufnahme der IA UA Kennlinie für verschiedene Heizpannungen Für drei verschiedene Heizspannungen (UHZ= 3 V, 5 V,6.3 V) wurde die Anodenstromkennlinie gemessen und graphisch dargestellt. 3. Aufnahme der Nennlinie im Anlaufgebiet Wegen der kinetischen Energie der aus der Kathode austretenden Elektronen fließt selbst bei kleinen negativen Anodespannugen eine geringer (Anlauf) Anodenstrom. Im Beriech von +1 V über 0 V zu 1 V der Anodenspannung von 6.3 V wurde der Anodenstrom gemessen und graphisch dargestellt. 4. Die Endgeschwindigkeit der Elektronen für die Anodenspannung von 10 V wurde berechnet Die Endgeschwindigkeit eines Elektrons ergibt sich aus der Elementarladung, der Beschleunigungsspanunng (Anodenspannung) und der daraus erhaltenen kinetischen Energie des Elektrons. Bei der Messung sollten folgende Fehlerquellen vermieden werden: Luftzug Kühlung von Bauteilen speziell die Diode: Folge fehlerhafte Messung Messungen ohne Unterbrechungen durchführen keine Kontinuität der Messung Bauteile und Mess/Netzgeräte korrekt bedienen kein Kurzschluß während der Messung, Bauteile könnten schaden nehmen. Messwertbereiche während der Messung nicht wechseln - Toleranzunterschiede

3 Berechnung der Endgeschwindigkeit der Elektronen: Wkin = U e = 10 V = Wkin = 0.5m v 2 V Wkin m 2 V V m s Endgeschwindigkeit der Elektronen Messwerttabelle und Diagramme wurden mit Microsoft Excel, Protokoll mit Microsoft Word erstellt.

4 Physik-Labor Carl-Engler-Schule Karlsruhe Versuchsprotokoll: Elektrisches Feld - Einführung - Geräte und Schaltplan - Aufgabenstellung - Fehlervermeidung - Berechnung Elektronengeschwindigkeit - Tabelle + Diagramme Protokollanten: Jens Karrer Klaus Nowak Klasse FTCCT1 Heidelberg,den 1. März 1999

Ähnliche Dokumente

Die Röhrendiode. Versuchsprotokoll. Dirk Sell. Bärbel Hosenfeld. Grund der Untersuchung. Versuch Nr. 6. Protokollführer: Assistent: Gruppe: B 1

Die Röhrendiode. Versuchsprotokoll. Dirk Sell. Bärbel Hosenfeld. Grund der Untersuchung. Versuch Nr. 6. Protokollführer: Assistent: Gruppe: B 1 Versuchsprotokoll Die Röhrendiode Versuch Nr 6 vom 20 März 1997 Protokollführer: Assistent: Dirk Sell Bärbel Hosenfeld Gruppe: B 1 Grund der Untersuchung 1 Aufnahme der Strom-Spannungskennlinie Ia=f(Ua)