Vor vielen Jahren las ich über eine Methode den dynamischen Innenwiderstand (RD-0) von Dioden zu ermitteln welche mit einfachsten Mitteln auskommen soll. Am gestrigen Vatertag beschloss ich, auch aufgrund des schlechten Wetters , das einmal auszuprobieren.
Das Szenario gestaltet sich wie folgt:
Zunächst müssen die beiden Realwiderstände von R1 (6,2K) und R2 (560K) gemessen werden.
Beispiel:
R1 = 5,77 R2 = 600,0
Danach werden 3 Spannungen in mV gemessen:
U1 = S1 + S2 auf Stellung A U2 = S1 auf B , S2 auf A U3 = S1 auf B , S2 auf B
U1 = 1290 mV U2 = 210 mV U3 = 36 mV
Der Rest wird berechnet:
I1 = U1/R1 I2 = (U1+U2-U3) / R2
I1 = 223,570 µA I2 = 2,440 µA
UT = (U2-U3) / ln(I1/I2) UT = 38,515 mV
IS = I2 / exp(I1/I2) * 1000 IS = 958,195 nA
RD = UT / IS * 1000 RD = 40,195 KΩ
Ein paar Ergebnisse:
Einige Werte kannte ich bereits, andere konnte ich (teilweise) im Internet recherchieren. Die Methode scheint brauchbare Ergebnisse zu liefern.
Viele Grüße Alex
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Zitieren:Die Methode scheint brauchbare Ergebnisse zu liefern.
Das ist einmal schwer zu beurteilen, wenn man nicht weiß, wer die Methode vorschlägt und bei welchem Arbeitspunkt man überhaupt misst.
Wer sich intensiv mit diesen Dingen beschäftigt hat, ist Ben Tounge, seine Arbeiten sind auf archive.org archiviert. h t t p s://web.archive.org/web/20161126155048/http://www.bentongue.com/xtalset/xtalset.html
Dann: Der "differentielle Innenwiderstand" ist ja nicht ein fester Wert, sondern ändert sich je nach Arbeitspunkt und Aussteuerung, wobei wir die heutzutage getrost vernachlässigen dürfen-
Schaut man sich die Kennlinien einiger Dioden an, so findet sich, dass der Wechselstromwiderstand identisch sein kann, die Krümmung im Arbeitspunkt aber unterschiedlich.
Und die ist ja entscheidend für die Detektor-Wirkung bei den kleinen HF-Spannungen.
Daher meine ich, dass die einzig aussagekräftige Mess-Anordnung die von Wolfgang ist, wo unter realen Bedingungen mit sehr kleiner HF gemessen wird und auch die Möglichkeit gegeben ist, über Vorspannung (bias) den Dioden-Arbeitspunkt exakt einzustellen.
Denn ich schalte ja nun z.B. nicht 20 (oder 30 ?) SD101C parallel, um auf einen bestimmten RD zu kommen, sondern stelle den mittels Vorspannung ein.
Gemessen hat Wolfgang an einem "IDEAL E4"-Detektor mit 4000 Ohm-Hörer.
In einem anderem Detektor, beispielsweise meinem mit Anpassungs-Trafo für Kreise mit hohem Resonanzwiderstand, können sich Unterschiede ergeben. So war hier die AA119 recht laut, obwohl sie vorher, bei 4000-Ohm Hörer, recht leise war.
Eine Vorauswahl am besten im Detektor selbst "nach Gehör". Wenn eine Diode auch bei Vor- oder Gegenstrom und unterschiedlichen Anpassungen extrem leise ist, dann braucht man gar nicht erst zu messen.
-Wenn man überhaupt die Möglichkeit hat, die Dioden-Kennlinie bei 1µA auszumessen und auch Effekte wie Erwärmung des Dioden-Kontaktes auszuschließen.
den RD zu bestimmen ist wirklich nicht einfach, denn er hängt von einigen Faktoren ab. Bei Dioden in einem durchsichtigen Glasgehäuse funktionieren sie wie (sehr schlechte) Photodioden. Wenn man paralled zur Diode einen 1M-Widerstand schaltet, misst man bei Raumlicht, bei einigen Dioden, eine Spannung von >50mv. Man sollte deshalb die Dioden währen dem Test abdunkeln. Jens hat es ja auch schon angesprochen, dass man Messungen mit HF-Signale machen sollte. Unter dieser Bedingung spielt dann die Grösse des Halbleiters und die damit verbundene Sperrschichtkapazität eine Rolle. Wie stark diese Abhängigkeit wirklich ist, würde ich aber einfach in der Praxis austesten.
Den rD einer Diode habe ich bisher noch nicht genau gemessen, für die Praxis war eine ungefähre Einschätzung ausreichend. Es geht dabei ja um Anpassungsfragen an Resonanzwiderstand des Kreises und den benutzten Hörer, und diese beiden Größen sind ja auch nur ungefähr bekannt.
Folgender Ansatz könnte aber gegangen werden: Was will ich mit rD eigentlich messen ?
Den Wechselstromwiderstand der (Detektor)-Diode. https://kner.at/home/60.Elektronik/ltspice/WEB.Diode.html Das ist die Steigung eines Punktes in der Dioden-Kennlinie, man erhält sie, wenn man die Tangente ("schräge Gerade") an die Kennlinie an diesem Punkt anlegt.
Da drängt sich doch eine Wechselspannungs-Messung auf, mit möglichst kleiner Spannung. Grundausstattung: Sinus-Generator und Oszi.
Wenn man da dann einen steckbaren Widerstand in Serie mit der Diode schaltet, dann fällt die halbe Wechselspannung des Signales genau dann an der Diode ab, wenn ihr Wechselstrom-Widerstand gleich dem Vorschalt-Widerstand ist.
Je kleiner die Messpannung, desto linearer die Diode und desto genauer das Ergebnis.
---- Aussagekräftiger ist für mich aber die NF, welche man durch die Gleichrichtung erhält. Das ist als "Messung 2" eingezeichnet. Anstelle der Brücke kommt der Hörer mitsamt Überbrückungs-Kondensator. Die Mess-Spannung ist in diesem Fall dann keine NF, sondern modulierte HF.
Am besten ersetzt der Detektor-Kreis mitsamt Antenne den 10 kOhm-Widerstand. Der einstellbare / steckbare Vorwiderstand entfällt, weil man nun den tatsächlichen Resonanzwiderstand des Kreises hat.
Im Grunde eine vereinfachte Ausführung des Bias-Modules von Ben Tounge: Die Germanium-Dioden beispielsweise, welche keinen Vor- oder Rückstrom für maximales Signal benötigen, sind gut für einfache Detektoren geeignet, die keine Vorspannung ermöglichen-
Vielleicht für den einen oder anderen Sammler interessant.
Bei den modernen Dioden ist das alles einfacher, "zero-bias" Dioden wie die BAT15 lieferten bisher immer stärkeres Signal als die besten Germanen.
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