Spannung messen: Diode in Durchlassrichtung

Eine Halbleiterdiode kennt zwei Richtungen. Die Durchlassrichtung und die Sperrrichtung. Das besondere dabei ist die gefühlte „Einbahnstraßen“-Funktion, der den Strom nur in eine Richtung leitet bzw. durchlässt.

Die Frage ist, wie verhält sich die Spannung an einer Diode, wenn sie in Durchlassrichtung oder Sperrrichtung geschaltet ist. Hierzu wollen wir an einer Silizium-Diode in Durchlassrichtung die Spannung messen.
Eigentlich ist diese Messung völlig überflüssig. Denn es wird immer wieder behauptet, dass an einer Silizium-Diode in Durchlassrichtung eine Spannung von ca. 0,6 Volt anliegt. Warum sollten wir dieser Behauptung keinen Glauben schenken? Die Frage ist, wie kommt man auf diesen Wert und wie kann man ihn nachweisen. Mit der folgenden Messung wollen wir diese allgemeine Annahme einfach mal nachweisen.

• Diode in Sperrrichtung und Durchlassrichtung

Liste

• 2 x Silizium-Diode, 1N4007
• 2 x Widerstand, 1 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun)

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• Widerstand
• Diode
• Mini-Voltmeter
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

Was messen wir? Wir messen zuerst die Spannung an einem Widerstand und dann an der Diode.

Welches Messergebnis erwarten wir? An der Diode erwarten wir eine Spannung von ungefähr 0,6 Volt. Am Widerstand erwarten wir die Differenz zwischen der Gesamtspannung und den 0,6 Volt.

• Messung mit Mini-Voltmeter
• Messung der Gesamtspannung (9 Volt): 8,68 V

Es lässt sich mit Beruhigung feststellen, dass das mit den 0,6 Volt stimmt. Zumindest ungefähr. Und auch am Widerstand liegt ungefähr die Differenz der gemessenen Gesamtspannung an.

Aber, dass die Durchlassspannung einer Silizium-Diode bei 0,6 Volt liegt ist kein Gesetz. Diese Spannung ist abhängig vom Strom, der durch die Diode fließt. Mit einem Widerstand von 1 kOhm haben wir zufällig einen Widerstand gewählt, an dem sich Spannung und Strom so einstellen, dass sich an der Diode ungefähr 0,6 Volt eingestellt haben. Die Spannung an der Diode kann auch darüber oder darunter liegen.

Wenn man mit der Durchlasspannung einer Diode „rechnet“, dann nimmt man standardmäßig einen Wert von 0,6 oder 0,7 Volt. Doch dieser Wert ist trotzdem vom durchfließenden Strom abhängig. Kann die Spannung in Durchlassrichtung auch über 0,7 Volt steigen? Das wollen wir mit einer Messung klären.

• Kennlinie einer Diode in Durchlassrichtung