Dioden

Dioden sperren in einer Richtung.

Symbol

Typ	Bezeichnung	U_f	I_max	I_maxK	U_max	I_r @ U_r	Gehäuse	T_Jmax
Silizium	1N4148	1 V	150 mA		100 V	50 nA @ 20 V	DO-35	175 °C
Silizium	1N4148WS	1 V	150 mA		100 V	50 nA @ 20 V	SOD-323	150 °C
Silizium	1N4001	1 V	1 A		50 V	5 µA @ 50 V	DO-41	150 °C
Silizium	1N4004	1 V	1 A		400 V	5 µA @ 400 V	DO-41	150 °C
Silizium	1N4007	1 V	1 A		1000 V	5 µA @ 1000 V	DO-41	150 °C
Silizium	1N5404	1,2 V	3 A		400 V	10 µA @ 400 V	DO-201AD	175 °C
Schottky	BAT42	0,8 V	200 mA		100 V	0,5 µA @ 50 V	DO-35	125 °C
Schottky	BAT54	320 mV @1 mA	200 mA		30 V	0,1 µA @ 20 V	SOT-23-3	125 °C
Schottky	1N5817	0,45 V	1 A		20 V	50 µA @ 5 V	DO-41	125 °C
Schottky	PMEG4010BEA	0,4 V	1 A		40 V	7 µA @ 10 V	SOD-323	150 °C
Schottky	MBR1045	0,5 V	5 A	10 A	45 V	20 µA @ 20 V	TO-220	175 °C
Schottky	SBX2040-3G	< 0,45 V	5 A	20 A	40 V	<100 µA @ 40 V	DO-201	150 °C
LED	rot, 3 mm	1,8 V	20 mA		5 V	10 µA @ 5 V	LED 3 mm	85 °C
Z-Diode	ZF 5,6	0,6 V	200 mA		5,6 V	10 µA @ 4 V	DO-35	200 °C

Die BAT54 gibt es im SOT-23-3 Gehäuse als

Bezeichnung	Typ	1	2	3
BAT54	Einzeldiode	A		K
BAT54 A	Doppeldiode	K	K	AA
BAT54 C	Doppeldiode	A	A	KK
BAT54 S	Doppeldiode	A	K	KA

Die Zahlen bezeichnen die Pins des SOT-23-3 Gehäuses. Am Pin 3 können die gemeinsame Anode (AA), die gemeinsame Kathode (KK) oder eine Kathode und eine Anode einer Doppeldiode liegen.

Silizium	Siliziumdiode
Schottky	Schottkydiode
LED	Leuchtdiode
Z-Diode	Zenerdiode
U_f	Flussspannung bei I_max
I_max	maximal zulässiger Strom ohne Kühlkörper
I_maxK	maximal zulässiger Strom bei optimal gekühlter Montage
U_max	maximale zulässige Spannung
I_r @ U_r	Sperrstrom bei Sperrspannung
T_Jmax	maximale zulässige Temperatur im Chip

Diese Grenzwerte dürfen nicht überschritten werden.

Siehe: Betriebsdaten und Grenzdaten

Dioden für höhere Ströme über 1 A werden Gleichrichterdioden genannt.

Ströme über 1 A sind nur bei optimaler Kühlung zulässig.

Die Schottkydiode PMEG4010BEA hat bei kleinen Strömen eine besonders geringe Flussspannung.

Wirkung

Der Strom fließt nur in Pfeilrichtung von Plus nach Minus. Er fließt nur von der Anode zur Kathode.

Spezielle Dioden

Z-Dioden sind spezielle Dioden,
die bei einer bestimmten Spannung in Sperrrichtung leitend werden.

LEDs sind spezielle Dioden,
die Licht aussenden, wenn Strom fließt.

Kennlinien

Bild 2 zeigt die Kennlinien von Dioden in Durchlassrichtung. Diese Spannung wird Flussspannung genannt.

Kennlinien sind im Praktikum Kennlinien beschrieben.

1N4148

Die magentafarbene Kennlinie entspricht der typischen Kennlinie einer 1N4148. Aufgrund von Exemplarstreuungen kann die Kennlinie jedoch auch der grünen entsprechen. Wenn die 1N4148 heiß ist (175 °C), gilt die Kennlinie (1).

Bild 4: Logarithmische Kennlinie einer 1N4148

Der Strom ist in Bild 4 nicht gleichförmig (linear), sondern gespreizt (logarithmisch) dargestellt. Dadurch kann ein großer Strombereich dargestellt werden.

Sperrstrom

Wenn eine Diode in Sperrrichtung betrieben wird, fließt ein kleiner Strom, der Sperrstrom.

Kleine Siliziumdioden wie die 1N4148 haben einen Sperrstrom von weniger als 0,1 µA.

Gleichrichterdioden wie die 1N4007 haben einen Sperrstrom von etwa 10 µA.

Schottkydioden haben einen höheren Sperrstrom als Siliziumdioden.

Der Sperrstrom steigt mit zunehmender Temperatur.

Der typische Sperrstrom wird für 25 °C angegeben.

Als Faustregel gilt, dass sich der Sperrstrom je 25 °C verdoppelt.

Gehäuse

Der weiße/schwarze Ring ist die Kathode.

Bild 6: DO-41-Gehäuse (Kunststoff) mit 6 mm Länge

Das DO-201AD-Gehäuse (Kunststoff) mit 9 mm Länge

Der weiße Ring ist die Kathode.

Das TO-220-Gehäuse besteht aus Kunststoff und hat eine Kühlfahne. Die Anschlussbelegung ist nicht einheitlich. Meist ist der mittlere Anschluss (b) mit der Kühlfahne (d) verbunden. Die Anschlüsse haben einen Abstand von 2,54 mm.

Bei der MBR1045 und BYT79-500 fehlt der Anschluss b. Die Anode liegt am Anschluss c. Die Kathode befindet sich am Anschluss a und an der Kühlfahne d.

Die Kathode ist weiß gekennzeichnet.

Thermische Eigenschaften

Der maximal zulässige Strom durch eine Diode ist abhängig von der Umgebungstemperatur und von der Art der Montage der Diode ab. Außerdem hängt der zulässige Strom von der maximalen zulässigen Temperatur ab.

Bild 10: Maximal zulässiger Strom bei Temperatur

Die Skala für den maximal zulässigen Strom (in mA) der Dioden 1N4148, BAT42 und BAT54 befindet sich auf der rechten Seite.

Für Gleichrichter mit zulässigen Strömen bis zu 5 A gilt die linke Skala. Alle Gleichrichter sind freistehend montiert und werden nicht zusätzlich gekühlt.

Für die Schottky-Gleichrichter MBR1045 und SBX2040-3G gibt es zwei Kurven.

Die eine (DC) gilt für Gleichstrom und die andere für impulsförmigen Strom. Der Strom für die Impulse ist der mittlere Strom.

Die 60 °C-Linie ist eine gute Wahl für die Temperaturen, die bei der üblichen Montage auftreten.

Der maximale Strom der Dioden muss für die Umgebungstemperatur von 60 °C angepasst werden:

Diode	maximaler Strom bei 60 °C
1N4148	120 mA
1N4001 - 1N4007	1 A
BAT42 und BAT54	260 mA
1N5404	3 A
1N5817	1 A
MBR1045	3,8 A bzw. 1,95 A für Impulsbetrieb
SBX2040-3G	5 A bzw. 4,5 A für Impulsbetrieb

Regeln

Eine Diode lässt den Strom nur in Pfeilrichtung fließen.

Eine Ausnahme bilden die Z-Dioden. Sie lassen ab einer bestimmten Sperrspannung Strom fließen.

Die Anode muss nach Plus zeigen, wenn Strom fließen soll.

Der Farbring zeigt nach Minus, wenn die Diode leiten soll.

Die 1N4148 wird gerne verwendet, weil sie so klein ist. Sie wird immer dann eingesetzt, wenn es um kleine Ströme von wenigen mA geht.

Die 1N4148WS ist eine 1N4148 in einem SMD-Gehäuse.

Eine Schottkydiode wird verwendet, wenn hohe Ströme fließen und die Verluste gering sein sollen.

Eine Schottkydiode wird verwendet, wenn Eingänge gegen negative Spannungen geschützt werden müssen.

Geeignet ist z. B. die BAT42.

Eine Diode erzeugt Verluste, wenn ein Strom fließt. An ihr fällt eine Spannung ab, die Flussspannung.

Bei relativ kleinen Strömen unter I_max / 10 beträgt die Flussspannung einer Siliziumdiode etwa 0,6 V.

Bei relativ kleinen Strömen unter I_max / 10 beträgt die Flussspannung einer Schottkydiode etwa 0,3 V.

Schottkydioden sind teurer als Siliziumdioden.

In Sperrrichtung fließt ein geringer Sperrstrom.

Der Sperrstrom einer Schottkydiode ist größer als der einer Siliziumdiode.

Bei höheren Umgebungstemperaturen muss der maximale Strom durch eine Diode reduziert werden.

Die 1N4004 ist das Arbeitspferd der Elektroniker.

Sie kann mit bis zu 1 A belastet werden.

Die 1N5404 ist für Ströme bis 3 A geeignet.

Ab 1 A müssen die Anschlussdrähte gekühlt werden.

Die Drähte werden so kurz wie möglich in eine Leiterplatte mit Kupferfläche eingebaut.

Gleichrichter in TO-220-Gehäusen müssen für höhere Ströme gekühlt werden.