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Aufgabe

Vorwiderstand bei Leuchtdioden

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Von Grapetonix [CC-BY-3.0], via Wikimedia Commons

Leuchtdioden sind Halbleiterbauelemente, die ab einer richtig gepolten Spannung von ca. \(0,7\mathrm{V}\) Licht emittieren.

 

a)Das nebenstehende Diagramm stellt die Kennlinie einer Leuchtdiode dar.

Beschreibe den Widerstandsverlauf der Leuchtdiode in Abhängigkeit von der angelegten Spannung.

 

b)Der Strom durch eine unbekannte Leuchtdiode solle \(20\,\rm{mA}\) keinesfalls überschreiten. Zum Schutz der Diode schaltest du einen Widerstand vor die Diode (Vorwiderstand \(R_v\)).

Bestimme die Größe des Vorwiderstandes um den Stromfluss ganz sicher unter \(20\,\rm{mA}\) zu halten, wenn die verwendete Quelle eine Spannung von \(6{,}0\,\mathrm{V}\) besitzt.

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a)Zunächst fließt kein Strom durch die Leuchdiode, weshalb ihr Widerstand sehr groß sein muss. Erhöht sich die Spannung über den Schwellenwert \(0,7V\), steigt der Strom sehr schnell an, der Widerstand muss sich also rapide verringern.

b)Es gilt das Ohmsche Gesetz\[ U = R_v\cdot I \]Der Strom \(I\) soll \(20\,\rm{mA}\) keinesfalls überschreiten. \[ \begin{align} \Rightarrow& I = \frac{U}{R_v} \le 20\,\rm{mA}\\ \Rightarrow& R_v \ge \frac{U}{20\,\rm{mA}} = \frac{6\,\rm{V}}{20\cdot 10^{-3}\,\rm{A}} = 300\,\Omega \end{align} \]