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Aufgabe

Schaltung bei der Kennlinienaufnahme

Schwierigkeitsgrad: schwere Aufgabe

Messung in Durchlassrichtung

Messung in Sperrrichtung

Strom- und Spannungsmessgeräte beeinflussen aufgrund ihrer jeweiligen Innenwiderstände immer die Messung; um diese Fehler möglichst klein zu halten haben Strommessgeräte stets einen möglichst kleinen und Spannungsmessgeräte stets einen möglichst großen Innenwiderstand.

Zur exakten Aufnahme der Kennlinie einer Diode müssen in Sperrrichtung und in Durchlassrichtung das Strom- und das Spannungsmessgerät unterschiedlich in den Stromkreis geschaltet werden (vgl. Skizzen).

Begründe dies.

 

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Messung in Sperrrichtung

Die Aufnahme der Kennlinie in Sperrrichtung wird "stromrichtig" durchgeführt, d.h. der gemessene Strom ist exakt der Strom durch die Diode. Der Spannungsmesser dagegen misst nicht exakt den Spannungsabfall über der Diode, sondern den Spannungsabfall über der Serienschaltung von Diode und Strommesser.

Der Grund hierfür ist der hohe Widerstand der Diode in Sperrrichtung und die dadurch bedingte geringe Stromstärke. Würde man in Sperrrichtung "spannungsrichtig" messen, so würde man mit dem Strommesser den Strom durch den Spannungsmesser plus den Strom durch die Diode (beide haben u.U. vergleichbare hohe Widerstände) anzeigen, was zu einem größeren Fehler führen würde.

Da bei kleinen Stromstärken der Spannungsabfall am Strommesser (Innenwiderstand sehr klein) aber fast zu vernachlässigen ist, macht man bei der "stromrichtigen" Schaltung der Messgeräte bei der Spannungsmessung keinen großen Fehler.

 

Messung in Durchlassrichtung

Die Aufnahme der Kennlinie in Durchlassrichtung wird dagegen "spannungsrichtig" durchgeführt, d.h. die gemessene Spannung ist exakt der Spannungsabfall über der Diode. Der Strommesser dagegen misst nicht exakt den Strom durch die Diode, sondern den Strom durch die Parallelschaltung von Diode und Spannungsmesser.

Der Grund hierfür ist der geringe Widerstand der Diode in Durchlassrichtung und die dadurch bedingte nicht zu vernachlässigende Stromstärke. Würde man in Durchlassrichtung "stromrichtig" messen, so würde man mit dem Spannungsmesser den Spannungsabfall über dem Strommesser  plus den Spannungsabfall über der die Diode (beide haben u.U. vergleichbare geringe Widerstände) anzeigen, was zu einem größeren Fehler führen würde.

Da aber der Strom durch den Spannungsmesser (Innenwiderstand sehr groß) fast zu vernachlässigen ist, macht man bei dieser Art der "spannungsrichtigen" Schaltung der Messgeräte bei der Strommessung keinen großen Fehler.

Hinweis: Besitzt man für die Messung sehr gute Messgeräte, d.h. ein Voltmeter mit extrem hohem Innenwiderstand und ein Amperemeter mit fast vernachlässigbarem Innenwiderstand, so ist es nahezu unerheblich, ob man "stromrichtig" oder "spannungsrichtig" misst.