Aufbau und Durchführung
Bei Polung in Sperrrichtung ist die sogenannte "stromrichtige" Schaltung der Messgeräte geeigneter, bei Polung in Durchlassrichtung ist die sogenannte "spannungsrichtige" Messung zu wählen (siehe hierzu auch die untenstehende Aufgabe).Als Diode kann man z.B. eine gewöhnliche Siliziumdiode verwenden. Gerade für den Sperrbereich ist aber auch eine Germaniumdiode interessant.
Man steigert die Spannung des Netzgerätes (\(0{\rm{V}} - 3{\rm{V}} - \)) allmählich und notiert jeweils die Spannung über der Diode und die Stärke des Stroms durch die Diode.
Bei der Messung in Sperrrichtung zählen wir die Spannung negativ, bei der Messung in Durchlassrichtung zählen wir sie positiv.
Beobachtung
Siliziumdiode
Bei Polung im Sperrbereich ist auch mit einem sehr empfindlichen Strommesser kaum ein Sperrstrom festzustellen.
Im Durchlassbereich ist der Strom für \(U < 0,7{\rm{V}}\) nahezu Null, beim Überschreiten der Schwellenspannung von \(U = 0,7{\rm{V}}\) steigt der Strom sehr rasch an.
Germaniumdiode
Bei Polung im Sperrbereich ist ein geringer Sperrstrom im Mikroampere-Bereich festzustellen.
Im Durchlassbereich ist der Strom durch die Diode bis ca. \(0,3{\rm{V}}\) nahezu Null und steigt dann allmählich an. Eine Schwellenspannung ist nicht so eindeutig wie bei der Siliziumdiode feststellbar.
Aufgabe
Erläutere mit Blick auf die Beobachtungen, warum bei Polung in Sperrrichtung die sogenannte "stromrichtige" Schaltung der Messgeräte geeigneter, bei Polung in Durchlassrichtung dagegen die sogenannte "spannungsrichtige" geeigneter ist.
Einsatz eines Messwerterfassungssystems
Insbesondere wenn du schnell mehrere Kennlinien z.B. von verschiedenen Dioden oder LEDs aufnehmen und grafisch darstellen willst, ist der Einsatz eines Messwerterfassungssystems wie CASSY sinnvoll. Die grundsätzliche Verschaltung unterscheidet sich dabei nicht vom Aufbau mit analogen Messgeräten. Auch hier müssen die über der Diode abfallende Spannung \(U\) und der durch die Diode fließende Strom \(I\) gemessen werden. Das Messwerterfassungssystem kann die Daten auch direkt in einem \(U\)-\(I\)-Diagramm darstellen.
Besonders elegant ist hier die Kombination mit einer programmierbaren Strom- bzw. Spannungsquelle (Power-CASSY). Diese wird so eingestellt, dass sie nacheinander Spannungen bspw. von \(-4\,\rm{V}\) bis \(+7\,\rm{V}\) ausgibt und dabei auch den direkt den fließenden Strom \(I\) misst. Manuelles Umpolen entfällt hierbei. Mithilfe eines Sensor-CASSYs wird gleichzeitig die über der Diode abfallende Spannung gemessen und das Ergebnis in einem Diagramm dargestellt. Durch das einzeichnen mehrerer Messreihen mit verschiedenen Dioden, könne die Kennlinien gut miteinander verglichen werden.