Diode

Die Kenn­li­nie einer Diode kann in drei Be­rei­che ein­ge­teilt wer­den: Durch­lass­be­reich, Sperr­be­reich und Durch­bruch­be­reich. Der Durch­bruch­be­reich wird nicht be­han­delt. Auch der Leckstrom im Sperr­be­reich wird nicht the­ma­ti­siert. Er liegt im μA-Be­reich. Auf­grund der Sperr­schicht kann erst ab einer klei­nen Span­nung im Durch­lass­be­reich (die Schwellen­spannung) eine Strom­stär­ke ge­mes­sen wer­den. Wird die etwas grö­ße­re Schleu­sen­span­nung er­reicht, so nimmt die Strom­stär­ke stark zu.

Die Kenn­li­ni­en von Si­li­zi­um­di­oden und Ger­ma­ni­um­di­oden un­ter­schei­den sich. Siehe z.B. Lei­fi­phy­sik:

https://​www.​lei­fi­phy­sik.​de/​elek­tro­nik/​hal​blei​terd​iode/​ver­su­che/​auf­nah­me-​der-​dio​denk​ennl​inie

Ger­ma­ni­um­di­oden haben eine klei­ne­re Schwel­len­span­nung und die Schleusen­spannung ist grö­ßer. Für den An­fangs­un­ter­richt ist daher der Ein­satz von Si­li­zi­um­di­oden (z.B. 1N4148) sinn­vol­ler. Di­dak­ti­sche Re­duk­ti­on: Kein Strom bis zur Schwel­len­span­nung, dann star­ker Strom­stär­ke­an­stieg.

Die Schü­ler sol­len zu­erst viel mit Di­oden bzw. Leucht­di­oden ex­pe­ri­men­tie­ren. Da­nach wer­den die Ei­gen­schaf­ten mit einem Mo­dell er­klärt.

13. und 14. Stun­de

Den Schü­le­rin­nen und Schü­lern wird eine Si­li­zi­um­di­ode ge­ge­ben. Sie er­ken­nen einen Ring, der eine Seite der Diode kenn­zeich­net. Im Schü­ler­ver­such sol­len sie her­aus­fin­den, wel­che Ver­ein­ba­rung hin­ter der Kenn­zeich­nung steckt. An­schlie­ßend wird die Kenn­li­nie auf­ge­nom­men.

13_eu­i_u_i_­di­ode.odt

Ähn­li­che Ver­su­che wer­den mit einer Leucht­di­ode durch­ge­führt.

14_eu­i_u_i_­led.odt

15. Stun­de

Bild­quel­le: Lüf­ter von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

So­lar­mo­to­ren mit Pro­pel­ler eig­nen sich gut um Wech­sel­span­nun­gen mit klei­nen Fre­quen­zen zu de­mons­trie­ren. Dazu wird ein Si­gnal­ge­ne­ra­tor (Funk­ti­ons­ge­ne­ra­tor) mit einem Leis­tungs­ver­stär­ker be­nö­tigt. Mit einem Mess­wert­er­fas­sungs­sys­tem kann die Ein­gangs- und Aus­gangs­span­nung auf­ge­zeich­net wer­den. Im Ar­beits­blatt wird zu­erst die Wech­sel­span­nung mit einer Diode bzw. LED gleich-ge­rich­tet. Als Zu­satz kann eine Brü­cken­schal­tung (Grätz-Schal­tung) ohne oder mit Kon­den­sa­tor un­ter­sucht wer­den.

15_eu­i_u_i_gleich­rich­ter.odt

Bild­quel­le: Gleich­rich­tung mit einer LED von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

16. Stun­de

Bild­quel­le: So­lar­zel­le von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Für die Er­klä­rung der Di­oden­ei­gen­schaf­ten kön­nen z. B. die Ma­te­ria­li­en von Leifi Phy­sik ein­ge­setzt wer­den.

https://​www.​lei­fi­phy­sik.​de/​elek­tro­nik/​hal​blei​terd​iode

Als Zu­satz bie­tet sich die Un­ter­su­chung einer Fo­to­di­ode als Strah­lungs­de­tek­tor oder einer So­lar­zel­le (groß­flä­chi­ge Fo­to­di­ode) als Span­nungs­quel­le an.

16_eu­i_u_i_­so­lar­zel­le.odt

Un­ter­richts­gang: Her­un­ter­la­den [odt][1 MB]

Wei­ter zu Tran­sis­tor