Messübung Diode#
Dioden gehören zu den grundlegenden Halbleiterbauelementen. In dieser Übung lernst du, wie eine Diode funktioniert, welche Arten es gibt, und zeichnest ihre Kennlinie messtechnisch auf.
Erstelle ein Word Dokument zu dieser Übung. Achte beim Messprotokoll darauf, es nach den Anforderungen des ÜK Zentrums zu führen. Schreib das Protokoll als Word Dokument.
Schwierigkeit: Leicht
Semester: 2-3
Material: Siliziumdiode (z. B. 1N4148), Schottky-Diode (z. B. 1N5819), Leuchtdiode (LED), Labornetzteil, Multimeter, Oszilloskop, Funktionsgenerator, Steckbrett
Abgabe: Dokument (PDF) mit Fragen, Kennlinie und Messprotokoll
1. Beantworte folgende Fragen#
Wie funktioniert eine Diode?
Was ist eine ideale Diode?
Was ist eine reale Diode? Was ist der Unterschied zur idealen Diode?
Welches ist die gängigste Diode? Wieso?
Erkläre detailliert, schreibe mehr als einen Satz pro Frage. Insgesamt (für alle 4 Fragen) solltest du 1-2 Seiten schreiben. Versuche zuerst, die Fragen aus dem Kopf zu beantworten. Wenn du nicht weiterweissst, recherchiere im Internet (oder in den Unterlagen der Schule).
2. Messung vorbereiten#
Zeichne die Kennlinie einer Diode auf.
Wie kann die Kennlinie (Spannung / Strom) in einer Diode gemessen werden? Zeichne den Messaufbau.
Wie viele Messungen brauchst du in welchem Bereich um eine gute Kurve zeichnen zu können?
3. Messung ausführen#
Führe die Messung aus und schreibe ein Messprotokoll.
Messung von Hand: Erhöhe die Spannung am Labornetzteil in kleinen Schritten und notiere für jeden Schritt Strom und Spannung an der Diode. Markiere die Bereiche der Kennlinie (gesperrt, Knie/Durchlassspannung, leitend).
Halbautomatische Messung im XY-Betrieb: Miss die Kennlinie zusätzlich direkt mit dem Oszilloskop. Lege dazu eine langsame Spannungsrampe an die Diode (z. B. mit einem Funktionsgenerator). Schliesse den X-Kanal des Oszilloskops an die Diode und den Y-Kanal über einen in Serie geschalteten Messwiderstand an, sodass die Spannung über dem Widerstand proportional zum Strom ist. Zeichne die Kennlinie im XY-Betrieb auf und vergleiche sie mit deiner Messung von Hand. Frag deinen Berufsbildner um Hilfe, falls du die Einstellungen zum XY Modus bei deinem Oszilloskop nicht findest.
Vergleich der Diodentypen: Miss zusätzlich die Kennlinien einer Schottky-Diode (z. B. 1N5819) und einer Leuchtdiode. Trage alle drei Kennlinien in ein gemeinsames Diagramm ein und vergleiche die Durchlassspannungen. Setze die Ergebnisse in Bezug zu Frage 4 („Welche Arten von Dioden gibt es?”).
4. Weiterführende Fragen#
Was sind die wichtigsten Kenndaten von Dioden?
Welche Arten von Dioden gibt es? (Zähle mindestens 4 Arten auf)
Worin unterscheiden sich diese?
Wofür werden diese eingesetzt?
Was sind die wichtigsten Kennwerte?
Fehlerdiagnose: Die Diode in der Gleichrichterschaltung eines Netzteils ist defekt – woran erkennst du das messtechnisch? Welche Messungen führst du durch und was sagen dir die Ergebnisse?
Erkläre detailliert, schreibe mehr als einen Satz pro Frage. Insgesamt (für alle Fragen) solltest du 1-2 Seiten schreiben. Versuche zuerst die Fragen aus dem Kopf zu beantworten, wenn du nicht weiterweissst, recherchiere im Internet (oder in den Unterlagen der Schule).
Referenzen zum Lehrplan
Die folgenden Leistungskriterien (LK) und Lernziele (LZ) aus dem Bildungsplan FutureMEM stehen in Bezug zu dieser Aufgabe.
HKB 9999 a – Entwickeln von Ideen und Konzepten
HK 9999 a.02 – Ideen, Konzepte und Lösungen für elektronische Hard- oder Softwareproblemstellungen entwickeln
LK MEM 08 03 – Sie wenden bei der Bearbeitung technischer Problemstellungen mathematische Konzepte an. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 8)
LZ_11357 – Sie berechnen Stromkreise mit dem Ohm’schen Gesetz. (Semester 1)
HKB 9999 b – Entwickeln und Fertigen von elektronischer Hardware
HK 9999 b.01 – elektronische Schaltungen dimensionieren und das Schema entwickeln
LK ET b1 06 – Sie dimensionieren elektronische Komponenten. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 5, 8)
LZ_5627 – Sie erklären das Betriebsverhalten der Diode. (Semester 2)
LZ_5628 – Sie erklären die grundlegende Funktion und Anwendungen von Z-Dioden, LEDs und Schalttransistoren. (Semester 2)
LK ET b1 07 – Sie erarbeiten klassische Grundschaltungen. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 5, 8)
LZ_1894 – Sie berechnen Reihenschaltungen mit Widerständen und Dioden. (Semester 2)
LZ_9029 – Sie dimensionieren Grundschaltungen mit Dioden, LEDs, Optokopplern, Feldeffekttransistoren und Bipolartransistoren. (Semester 2)
LK ET b1 12 – Sie entnehmen aus technischen Datenblättern die relevanten Eigenschaften von Bauteilen. (üK · Semester 2, 3)
LZ_9062 – Sie suchen aufgrund der Bauteilbezeichnung das vom Hersteller herausgegebene Datenblatt und können damit die grundsätzliche Funktion des Bauteils herleiten. (Semester 3, 2)
HK 9999 b.04 – Schaltungen in Betrieb nehmen, ausmessen und Fehler beheben
LK ET b4 09 – Sie schätzen den Einfluss von Messgeräten auf Beispielschaltungen ab. (BFS · Semester 1)
LZ_124 – Sie wenden Messgeräte zur Messung von Spannung, Strom und Widerstand an. (Semester 1)
LZ_1948 – Sie führen Strom- und Spannungsmessungen in Stromkreisen durch. (Semester 1)
LZ_1951 – Sie erläutern die Eigenschaften von digitalen und analogen Messgeräten. (Semester 1)
LZ_1993 – Sie erklären den Einfluss des Innenwiderstandes. (Semester 1)
LK ET b4 04 (üK) – Sie messen Schaltungen und achten darauf, deren ursprünglichen Funktion nicht zu beeinflussen. (üK · Semester 2)
LZ_11220 – Sie führen mit geeigneten Messmittel die Messung durch. (Semester 2)
LZ_11224 – Sie benennen Einflussfaktoren von Messmitteln auf das zu messende Bauteil. (Semester 2)
LK ET b4 15 – Sie beheben auf logische und strukturierte Weise Störungen an Schaltungen. (üK · Semester 3)
LZ_11218 – Sie erkennen mögliche Ursachen der Abweichung zwischen Soll und Ist. (Semester 3)
LZ_11178 – Sie grenzen Fehler mit den gängigen Messmitteln systematisch so weit wie möglich ein und beheben sie. (Semester 3)
LZ_11179 – Sie erstellen ein Protokoll, indem sie die Vorgehensweise detailliert beschreiben. (Semester 3)
LK ET b4 14 – Sie erarbeiten den Inhalt und die Struktur eines Messprotokolls. (üK · Semester 2)
LZ_9565 – Sie erstellen Prüfprotokolle auf Grundlage bestehender Daten. (Semester 2)