Diodenkennlinie - Achsenbeschriftung: Wieso I und U?

muli300 · Anmeldungsdatum: 11.01.2008 Beiträge: 15

Hallo,

ich habe mich mal umgeschaut und überall leider nur gefunden, dass eine am Oszilloskop abgelesene Diodenkennlinie mit y-Achse I/mA und x-Achse U/V zu bezeichnen ist.
Daraus soll auch die Antwort auf die Frage erwachsen, warum auf einmal ein so schneller Anstieg zu verzeichnen ist, wie ich ihn in einem Versuch messen konnte.

Gesagt wurde mir, man könne es anhand der U = R * I-Regel erklären oder anhand des Aufbaus (wobei das eine mit dem anderen einherginge).

Zum Aufbau:

Hierfür wurde ein analoger Signalgenerator an ein Oszilloskop angeschlossen.

An diesen wurde ein Stromkreis mit einer Diode in Durchlassrichtung geschlossen.

Der Generator hat ja drei Buchsen rot-schwarz-rot (nenne sie mal entsprechend 1-2-3).

1. ist die rote Buchse mit Kanal für die x-Achse.
2. ist die schwarze Buchse mit Kanal für die Masse
3. ist die 2. rote Buchse mit Kanal für die y-Achse.

Die Diode wurde zwischen 2 und 3 geschaltet, ein Ohmscher Widerstand mit

an zwischen 1 und 2.

Da ich keinen Scanner besitze und die Schaltskizze auch nur abgezeichnet habe, kann ich leider keine Skizze online stellen. unglücklich

Ich hoffe, es geht auch so (zumindest mit dem Ohmschen Gesetz).
Könnte mir hiermit bitte jemand weiterhelfen?
Ich zerbreche mir den Kopf, komme leider aber nicht damit weiter, weshalb diese Achsen so beschriftet werden.

Natürlich, aus Lehrbüchern oder dem Internet weiß ich, _dass_ ich sie so beschrifte bei einer typischen Darstellung und dass sobald relativ schnell die Kurve ab einem bestimmten Punkt ansteigt.
Aber das "warum" v.a. der Kurvenbeschriftung ist mir ein Rätsel...

Wäre euch für baldige Antworten sehr dankbar!

mfg
muli300

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Hm, ich glaube, das ist einfacher als du bisher gedacht hast.

Eine Diodenkennlinie ist einfach ein Diagramm, indem man aufträgt, welcher Strom durch eine Diode fließt, wenn man verschiedene Spannungen anlegt. Und natürlich wählt man dabei für den Strom (den man auf der y-Achse aufträgt) die Einheit A (oder mA, oder

, je nach dem, wie groß die aufzutragenden Ströme so sind) und für die Spannung (die man auf der x-Achse aufträgt) die Einheit V (oder halt mV, ... je nachdem, wie groß die verwendeten Spannungen halt so sind).

Das heißt, man kann sie messen, in dem man eine (bekannte) Spannung an die Diode anlegt, den Strom misst, der dann durch die Diode durchfließt, (dann hat man schon mal einen Messpunkt fürs Diagramm), dann eine andere Spannung einstellt, und den Strom für diese andere Spannung misst, (dann hat man einen zweiten Messpunkt für das Diagramm), u.s.w., bis man genügend Messpunkte hat, um in seinem Diagramm eine schöne Lurve erkennen zu können.

Und wenn man die Kennlinie, also das I-U-Diagramm anschaut, das da für eine Diode herauskommt, dann fällt einem auf, dass die Kurve nicht so eine Gerade ist wie bei einem ohmschen Widerstand, sondern (wenn man mal mit den Augen bei U=0 beginnt und dann die Augen nach rechts zu Werten größerer U schweifen lässt) erst mal ziemlich flach ist und dann plötzlich relativ steil ansteigt.

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Dein Versuchsaufbau ist nichts anderes als eine bequeme Möglichkeit, die verschiedenen Messpunkte auf der Kenninie sehr schnell und einfach zu messen und gleich schon im Oszilloskop darstellen zu lassen, so dass das Oszilloskop einem sogar die Arbeit abnimmt, die Messwerte selbst in eine Diagramm aufzuzeichnen. Nur um die Einheiten der Achsen, die dann da auf dem Oszilloskop verwendet werden, muss man sich dann noch kümmern, und die Informationen dafür muss man sich aus den Einzelheiten der Schaltung des Messaufbaus holen.

Tipp am Rande: Skizzen zum Hier-Hochladen kannst du auch einfach mit einem Zeichenprogramm selbst von Hand am Computer malen, zum Beispiel einfach mit Paint.

muli300 · Anmeldungsdatum: 11.01.2008 Beiträge: 15

ACH JA, stimmt ja!!!
Tut mir leid, habe an Paint einfach nicht gedacht vorhin...

Aber danke für deine Antwort erst einmal.

Ist vielleicht hinfällig mit dem Zeichnen, ich habe da nämlich beim längeren Grübeln über der U = R * I - Formel in Zusammenhang mit dem Versuch eine Theorie, von der ich hoffe, dass sie richtig ist.

Ich habe eine Skizze im Internet gefunden, die meinem Versuchsaufbau sehr ähnelt (ist vielleicht sogar ziemlich dieselbe) und hänge sie mal an.

Die Frage, die ich v.a. zu beantworten hatte/habe, ist, warum man I auf die Achse trägt, wo ein Oszilloskop ja Spannung darstellt.

Bei uns haben wir ja nicht quanitativ genau die Linie gezeichnet, sondern eher qualitativ gearbeitet.

Wenn ich das nun bedenke, habe ich mir folgendes überlegt.

Ich habe folgende Spannungen: Gesamtspannung und Spannung am Ohmschen Widerstand auf dem Oszilloskop dargestellt.

Gesamtspannung bildete die X-Achse und - bisher einfach so hingestellt - Strom die Y-Achse.

Wenn ich nun für die Spannung am Ohmschen Widerstand nach

gehe und weiß, dass R = const. ist, so könnte man daraus folgern, dass dieses

proportional zu I sein muss.

Kann das nicht als Grund gelten, dass ich (bei qualitativer Betrachtung) auch I an die Y-Achse statt

schreiben kann?

Über eine erneute Antwort wäre ich sehr dankbar.

mfg
muli300

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

ja, so ist es. Der Strom wird indirekt über die Spannung gemessen. Thumbs up!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

muli300 · Anmeldungsdatum: 11.01.2008 Beiträge: 15

Wow, toll, hab ich ja mal wieder was verstanden ^^
Danke euch für eure Antworten und Hilfen!

muli300 · Anmeldungsdatum: 11.01.2008 Beiträge: 15

Hi noch mal,

entschuldigt den Doppelpost, aber es kommt noch etwas hinzu.
Es kam eine recht interessante Frage auf, nämlich die, ob man die hier genannte Begründung überhaupt verwenden könne.

Wenn man nämlich sagt, U = R*I ist das ja eine "Geradengleichung", wenn man so möchte mit R = const. in diesem Falle.

Nun habe ich von einem solchen Ansatz gehört, zu dessen Diskussion wir leider nicht mehr gekommen sind und bin einfach neugierig.

Kurzform:

Ohmsches Gesetz: U = R*I bzw. daraus folgend dU = dI * R

Nun sagte jemand, R sei bei der Diode aber eine Funktion des Stroms, also ein R(I) sozusagen mit R ~ 1/I.

Das würde mit Einsetzen und Integrieren (Gleichungsauflösung) zu einer e-Funktion führen.

Und erst das sei die passende Erklärung für die exponentielle Kurve der Diodenkennlinie, die sonst eine Gerade sei.

Die Erklärung, die ich oben genannt hätte, sei in dem Falle nicht richtig.

Wie gesagt, wir konnten das nicht mehr ausdiskutieren und ich möchte nicht bis nächste Woche im Dunkeln tappen smile

Habt ihr irgendeine Idee, was wo nicht so ganz stimmt oder ob das sich vielleicht gar nicht widerspricht?

Wäre euch für Hilfen sehr dankbar.

mfg
muli300

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

muli300 · Anmeldungsdatum: 11.01.2008 Beiträge: 15

Zwei verschiedene R?
Ok, das könnte natürlich sein...

Hm, ist das vielleicht ein Durcheinanderwurf mit der Hinleitung auf die Shockley-Gleichung und dem "normalen" ohmschen Widerstand?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

muli300 · Anmeldungsdatum: 11.01.2008 Beiträge: 15

Hm na ja, okay - mal schauen, ob sich da eine Lösung irgendwie ergibt (teile sie dann ggf. gerne hier mit).

Für den Augenblick habe ich ein weiteres Problem in dieser Sache, auf das ich gestoßen bin und hoffe, ihr habt vielleicht auch da einen Tipp parat - sofern man da noch was retten kann.

Mit o.g. Schaltung habe ich ja eine Kennlinie aufgenommen.
In der Durchführung sollten wir beide Kanäle des Oszilloskop auf DC stellen und den so entstandenen Leuchtpunkt in den 4. Quadranten des Koordinatensystems verschieben (je 2cm von rechtem und unterem Rand).

Daraus resultierte folgende Kurve: (siehe Anhang).
Ein "Kästchen" des Oszilloskop-Bildschirms entspricht hierbei 1 Einheit des Koordinatensystems.
Das + markiert die Stelle, wo der Leuchtpunkt hingeschoben wurde.
Das Oszilloskop war auf jeweils 0,5 V/cm gestellt (X und Y).

Nun habe allerdings das Problem, dass ich beim "richtigen" Aufzeichnen (also erneutem Abzeichnen dieser Skizze) jetzt aber das Ganze mit korrektem Ursprung erstellen soll.

Da ich mir dummerweise nicht gemerkt habe, wo der Leuchtpunkt vor dem Verschieben in die untere rechte Ecke gewesen ist, kann ich nicht zurückrechnen.

Kann ich sonst irgendwie trotzdem die Kurve "richtig rücken"?
Gibt es da eine Regel oder stehe ich jetzt "chancenlos" in der Hinsicht da?

Wär euch für ein paar weitere Tipps hierbei sehr dankbar.

mfg
muli300

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Tipp zum "Hoch-und-Runter-Richtigrücken": Welcher Strom fließt durch die Diode, wenn die Spannung Null ist?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

muli300 · Anmeldungsdatum: 11.01.2008 Beiträge: 15

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

muli300 · Anmeldungsdatum: 11.01.2008 Beiträge: 15

Ok, kann ja nicht oft genug Danke sagen!
Danke noch mal für die schnelle Antwort smile

Dann werd ichs mal so machen und auf Richtigkeit hoffen.