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09.02.2016

Dioden
Dioden sind Halbleiter Bauteile. Man kann ihre Funktion am einfachsten so erklären:
Eine Diode lässt den elektrischen Strom nur in einer Richtung durch, in der anderen Richtung ist der Stromfluss gesperrt. Das elektrische Schaltzeichen der Diode sieht so aus:
Eine Diode ist also so etwas wie ein Rückschlagventil.
Was kann man damit anfangen?
Eine ganze Menge! Eine typische Anwendung ist die Gleichrichtung von Wechselstrom, d.h. aus Wechselstrom wird Gleichstrom.
Nehmen wir einmal einen Trafo-Ausgang. Dessen Ausgangsspannung ist sinusförmig, entsprechend der Netzspannung. Wenn wir an einem Trafoanschluss (gelb) eine Diode anschliessen, von dort auf eine Glühbirne und zurück zum (braunen) Trafoanschluss, so wird das Lämpchen mit Gleichstrom betrieben. (Anschlussfarben bezogen auf Märklin Trafos.) Dies sieht dann so aus:
Die Brückengleichrichtung
Diese Schaltung hat also einen gravierenden Nachteil. Mit etwas mehr Aufwand kann man dies jedoch verbessern. Man benötigt dazu vier Dioden. Die Idee dahinter ist, das auch die negativen Wellen auf den Plus-Anschluss geleitet werden. Die Schaltung sieht folgendermassen aus:
Damit haben wir schon einen
Nachteil ausgeräumt, nämlich die grossen "Lücken" in der Spannung. Trotzdem,
das die Spannung immer wieder auf null Volt geht, engt die Verwendung ein.
Beispielsweise können die meisten Elektronikschaltungen mit einer solchen
Stromversorgung nicht korrekt funktionieren.
Glättung pulsierender Gleichspannung
Also müssen wir einen Weg finden, die "Höcker" zu glätten. Dies wird erreicht, indem wir die Schaltung mit einem elektrischen Speicher ergänzen. Dieser dient dazu, den Strom zu liefern, wenn die Pulse auf null Volt gehen. Ein solcher Speicher ist der Kondensator, in diesem Fall meist ein Elektrolytkondensator. Dieser wird am Plus und Minus Anschluss unserer Schaltung angeschlossen, wobei hier unbedingt auf die richtige Polarität zu achten ist!
Die daraus gewonnene Gleichspannung errechnet sich wie folgt:
Beispiel:
Sie sehen also, die gewonnene Gleichspannung ist höher als die Eingangswechselspannung (Effektivwert). Diesem Umstand muss bei der Dimensionierung der Verbraucher (Lampen, Relais, Elektronik etc.) Rechnung getragen werden.
Sperrung des Stromflusses
Mit Hilfe von Dioden kann auf einfache Art der Stromfluss beeinflusst werden. Als Beispiel hierzu der Schweizer Lichtwechsel in einer Lok. Diese besitzt jeweils vorne und hinten je zwei Lampen. Ein Lämpchen ist dabei für den linken und oberen Scheinwerfer, die zweite jeweils nur für den unteren rechten Scheinwerfer.
Nun sollen bei Vorwärtsfahrt vorne beide Lämpchen brennen, hinten jedoch nur diejenige für das untere rechte Licht. Bei Rückwärtsfahrt genau umgekehrt. Dies kann mit nur vier Dioden sehr einfach realisiert werden:
Bauformen
Dioden gibt es in unterschiedlichen Bauformen für unterschiedliche Anwendungen. Im unserem Bereich werden hauptsächlich Kleinsignal-Siliziumdioden und Gleichrichterdioden bis ca. 5A verwendet.
Hier eine kleine Auswahl:
Hinweis: Auf allen meinen Seiten ist vom technischen Stromfluss die Rede, nicht vom physikalischen Stromfluss.

Seite erstellt am:

5.12.2003