AFu-Kurs nach DJ4UF. Technik Klasse A 05: Die Diode und ihre Anwendungen. Amateurfunkgruppe der TU Berlin. WiSe 2017/18 SoSe 2018

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1 Technik Klasse A 05: Die und ihre Anwendungen Amateurfunkgruppe der TU Berlin WiSe 2017/18 SoSe 2018 cbea This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License. Amateurfunkgruppe der Technische Universität Berlin (AfuTUB),, Stand: Thu Nov 16 19:02: / 24

2 Halbleiter Was ist ein Halbleiter? (Erinnern aus alter Technik) Wann leitet eine Siliziumdiode? Wann leitet eine Germaniumdiode? Was bedeutet p-dotiert? 2 / 24

3 Leitet die Siliziumdiode? Abb. 1: Leitende und nicht leitende n 3 / 24

4 Raumladungszone Abb. 2: Raumladungszone (von Raffamaiden cba) Wie, wo und warum bildet sich eine Raumladungszone (RLZ), auch Verarmungszone genannt, in der pn- aus? 4 / 24

5 Leitet die Siliziumdiode? p p p p p p p p p p p p n n n n n n Abb. 3: Diffusionsstrom (von Inductiveload Durch Ausgleichsbewegungen (Diffusionsstrom) zwischen dem p- und dem n-gebiet wird die RLZ gebildet. Dort gibt es keine frei beweglichen Ladungsträger mehr. n n n n n n cp) 5 / 24

6 nkennlinien Welcher ntyp hat welche Kennlinie? Abb. 4: Prüfungsfrage TC511 6 / 24

7 nkennlinien Welcher ntyp hat welche Kennlinie? 1 Schottkydiode 2 Germaniumdiode 3 Siliziumdiode Abb. 4: Prüfungsfrage TC511 6 / 24

8 Abb. 5: Schaltzeichen einer (von GregorioW cba) Sehr gut geeignet für HF-Schaltungen Raumladungszone baut sich schneller auf und ab RLZ zwischen Metall und N-gebiet Geringe Durchlassspannung (0.25V ) Abb. 6: Ausführungsformen einer (von Patrick-Emil Zörner cba) 7 / 24

9 Abb. 7: Schaltzeichen Varicap (von Omegatron cba) auch Varicap, Varaktor oder Abstimmdiode Kapazität sinkt mit steigender Spannung in fast allen VCOs verbaut Abb. 8: Funktion Varicap (von Shaddack cp) 8 / 24

10 Abb. 9: Schaltzeichen Meist zur Spannungsstabilisierung Einbau in Sperrichtung Zur Sicherheit immer mit Vorwiderstand einbauen 9 / 24

11 Abb. 10: Kennlinie (von Biezl cp) 10 / 24

12 Abb. 11: Schaltzeichen Photodiode (von MovGP0 cp) Ändert Widerstand abhängig von Lichteinfall Wird z.b. als Helligkeitssensor verwendet Abb. 12: Si-n, oben eine Ge- (von Ulfbastel cba) 11 / 24

13 Abb. 13: Entscheidend für das Verständnis ist ein elektrisches Feld, das im Material ständig vorhanden ist. (von Degreen cba) 12 / 24

14 Kennlinie Solar + Abb. 14: Kennlinie einer Photodiode (von Gregor Hess (Ghe42) cba) 13 / 24

15 Leuchtdiode () Abb. 15: Schaltzeichen einer Leuchtdiode (von MovGP0 cp) Leuchtet, wenn in Durchlassrichtung betrieben Betriebsspannung je nach -Farbe von etwa 1.5V bis 3.2V Abb. 16: s in verschiedenen Gehäusen (von Afrank99 cba) 14 / 24

16 und Photodiode in einem Bauelement Galvanische Trennung von zwei Schaltkreisen Probleme bei Hochfrequenzschaltungen Abb. 17: Funktionsprinzip eines s (animiertes GIF) (von Stefan Riepl cba) [? ] 15 / 24

17 Schneidet Signale oberhalb und unterhalb der Durchlassspannung ab Gut als Überspannungsschutz Abb. 18: n zur 16 / 24

18 - Prüfungsfrage TC527 Abb. 19: TC527 Der Sonnenkollektor liefert U 1 = 14.9V. Der Akkumulator hat U 2 = 13.9V. Das Netzteil ist auf U 3 = 13.5V eingestellt. Welche n leiten und welche nicht? 17 / 24

19 machen aus Wechselspannung Gleichspannung Mit Hilfe von n wird die obere und untere Halbwelle getrennt Ohne n sehr schwierig Abb. 20: Brückengleichrichter unterschiedlicher Bauformen (von Smial cba) 18 / 24

20 Einweggleichrichtung Abb. 21: Einweggleichrichtung (von Wdwd cb) Nur obere Halbwelle, also sehr geringe Ausbeute Einfach aufzubauen Wäre mit Kondensator ein AM-Hüllkurvendemodulator (siehe Siebung) 19 / 24

21 Vollweggleichrichtung Abb. 22: Vollweggleichrichtung (von Wdwd Obere und untere Halbwelle, also deutlich mehr Ausbeute Schwieriger aufzubauen Verdoppelt die Abtastrate Benötigt Transformator mit Mittelpunktanzapfung (siehe Grafik) cb) animierte 20 / 24

22 Brückengleichrichtung Abb. 23: Grätz (Brücken-) (von Wdwd cb) Obere und untere Halbwelle, also deutlich mehr Ausbeute Schwieriger aufzubauen Verdoppelt Frequenz Benötigt vier n 21 / 24

23 Siebung Abb. 24: Restwelligkeit (rot) einer gleichgerichteten Wechselspannung (grau gestrichelt). (von SpinningSpark cba) Glättung durch Tiefpass hinter dem Durch verdoppelte Frequenz noch einfacher umzusetzen LC-TP oder RC-TP nutzbar In der Realität oft Elektrolytkondensatoren mit mehreren mf 22 / 24

24 TF317 Bei der Schaltung handelt es sich um einen...? 23 / 24

25 Gleichspannungsrückgewinnung Abb. 25: Positive voltage clamping circuit (von Jack1993jack cba) Wird benutzt um das Signal anzuheben Wird z.b. bei Verstärkerschaltungen benötigt 24 / 24

26 /Links [1] DARC Online-Lehrgang Lektion A05: [2] Wikipedia - Die freie Enzyklopädie: [3] Fragenkatalog Bundesnetzagentur Technik Klasse A: de/shareddocs/downloads/de/sachgebiete/telekommunikation/unternehmen_ Institutionen/Frequenzen/Amateurfunk/Fragenkatalog/ TechnikFragenkatalogKlasseAf252rId9014pdf.pdf? blob=publicationfile&v=3 [4] Freie Inhalte (DK0TU): 24 / 24