Der Artikel erläutert die grundlegenden Konzepte und praktischen Methoden zur Berechnung dieser Spannungen.

Theoretische Hintergründe der Verbindungsspannung

Die Sperrschichtspannung, auch als eingebautes Potential bezeichnet, ist die Spannungsdifferenz über dem Verarmungsgebiet einer PN-Diode im Gleichgewicht, die sich aus der Diffusion von Ladungsträgern über den Sperrschichtbereich und dem daraus resultierenden elektrischen Feld ergibt.

Typischerweise hängt die Sperrschichtspannung von den Dotierungsniveaus der P- und N-Gebiete und der Temperatur ab, wobei diese Spannung bei Siliziumdioden bei Vorwärtsspannungen normalerweise zwischen 0,6 V und 0,7 V liegt.

Berechnung der Sperrschichtspannung

Die gebräuchlichste Methode zur Schätzung der Sperrschichtspannung beinhaltet die Verwendung der Diodengleichung:

I = I s (e^{(V / nV T)} - 1)

Wo I der Strom durch die Diode ist, ist I s der Sättigungsstrom, V ist die Sperrschichtspannung, n ist der Idealitätsfaktor und V T ist die thermische Spannung (~25,85 mV bei Raumtemperatur).

Die Umordnung der Gleichung ermöglicht die Berechnung der Sperrschichtspannung für einen gegebenen Strom:

V = nV T ln((I / I s) + 1)

Praktische Überlegungen

In der Praxis wird die Sperrschichtspannung bei Durchlaßspannung der Diode direkt mit einem Voltmeter gemessen, wobei für Auslegungszwecke typische Werte verwendet werden, die auf den Diodentyp und die Betriebsbedingungen bezogen sind.

Temperaturschwankungen beeinflussen die Sperrschichtspannung erheblich, wobei höhere Temperaturen die Spannung verringern.

  • Verwenden Sie die Diodengleichung für präzise Berechnungen.
  • Betrachten Sie Temperatureffekte auf die Spannung.
  • Siehe Datenblätter für typische Spannungswerte.
  • Messen Sie direkt für reale Anwendungen.