Spannungsquelle mit Halbleiterdiode (1)
Beispiel 19
- Halbleiterdiode als Verbraucher
Gegeben sind in der Anordnung (Bild) die Quellenspannung \( U_\mathrm{q} = 4 \, \mathrm{V} \), der Widerstand \( R_\mathrm{i} = 500 \, \mathrm{Ω} \) und eine Halbleiterdiode als Verbraucher. Die \( I \)-\( U \)-Kennlinie der Diode (Diagramm) ist als Knickkennlinie gegeben (stückweise Geradenapproximation).
a) | Auf der Verbraucherkennlinie ist der Arbeitspunkt grafisch zu bestimmen. |
b) | Es ist der Arbeitspunkt analytisch zu bestimmen, indem die Kennlinie für die lineare Spannungsquelle und die Verbraucherkennlinie aufgestellt und gleichgesetzt werden. |
c) | Die grafische und analytische Lösung bei wählbaren Parametern erhält man mit dem MathCad-Arbeitsblatt Grundstromkreis mit Halbleiterdiode (1). |
Lösung zu a)
In das Diagramm mit der Knick-Kennlinie der Diode wird die Kennlinie der Spannungsquelle (\( U_\mathrm{L} = U_\mathrm{q} = 4 \, \mathrm{V}, I_\mathrm{K} = U_\mathrm{q}/R_\mathrm{i} = 8 \, \mathrm{mA} \)) eingetragen. Der Schnittpunkt der Kennlinien liefert den Arbeitspunkt.
Lösung zu b)
Aus zwei Punkten der Knick-Kennlinie, z.B.
\( I_2 = 8 \, \mathrm{mA}, U_2 = 2{,}1 \, \mathrm{V} \)
kann über die Punktrichtungsgleichung die \( I \)-\( U \)-Kennlinie der Diode approximiert werden:
Mit der Kennlinie der Spannungsquelle:
erhält man die Koordinaten U, I des Arbeitspunktes: