Meterprüfung einer Diode

Die Funktionalität der Diodenpolarität

In der Lage zu sein, die Polarität (Kathode gegenüber Anode) und die grundlegende Funktionalität einer Diode zu bestimmen, ist eine sehr wichtige Fähigkeit für den Elektronik-Bastler oder -Techniker. Da wir wissen, dass eine Diode im Wesentlichen nichts anderes als ein Einwegventil für Elektrizität ist, ist es sinnvoll, ihre Einwegnatur mit einem Gleichstrom-(batteriebetriebenen) Ohmmeter wie in der folgenden Abbildung zu überprüfen. In einer Richtung über die Diode geschaltet, sollte das Messgerät bei (a) einen sehr niedrigen Widerstand aufweisen. Umgekehrt über die Diode angeschlossen, sollte es einen sehr hohen Widerstand bei (b) ("OL" bei einigen digitalen Messgerätmodellen) aufweisen.

Bestimmung der Diodenpolarität:(a) Niedriger Widerstand zeigt Vorwärtsspannung an, schwarzes Kabel ist Kathode und rotes Kabel Anode (bei den meisten Messgeräten) (b) Umkehrkabel zeigt einen hohen Widerstand an, was eine Rückwärtsspannung anzeigt.

Bestimmen der Diodenpolarität?

Ein Multimeter verwenden

Um zu bestimmen, welches Ende der Diode die Kathode und welches die Anode ist, müssen Sie natürlich mit Sicherheit wissen, welche Messleitung des Messgeräts positiv (+) und welche negativ (-) ist, wenn sie auf „Widerstand“ oder . eingestellt ist „Ω“-Funktion. Bei den meisten Digitalmultimetern, die ich gesehen habe, wird die rote Leitung positiv und die schwarze Leitung negativ, wenn sie auf Widerstandsmessung eingestellt sind, gemäß der Standard-Farbcodekonvention der Elektronik. Dies ist jedoch nicht für alle Zähler gewährleistet. Viele analoge Multimeter zum Beispiel machen ihre schwarzen Leitungen positiv (+) und ihre roten Leitungen negativ (-), wenn sie auf die Funktion „Widerstand“ geschaltet werden, weil es so einfacher herzustellen ist!

Probleme beim Testen von Dioden mit einem Ohm Meter

Ein Problem bei der Verwendung eines Ohmmeters zur Überprüfung einer Diode besteht darin, dass die erhaltenen Messwerte nur einen qualitativen Wert haben, keinen quantitativen. Mit anderen Worten, ein Ohmmeter sagt Ihnen nur, in welche Richtung die Diode leitet; die Anzeige des niedrigen Widerstands, die während des Leitens erhalten wird, ist nutzlos.

Wenn ein Ohmmeter einen Wert von „1,73 Ohm“ anzeigt, während eine Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird, stellt dieser Wert von 1,73 Ω keine reale Größe dar, die für uns als Techniker oder Schaltungsentwickler nützlich ist. Sie stellt weder den Durchlassspannungsabfall noch irgendeinen „Massen“-Widerstand im Halbleitermaterial der Diode selbst dar, sondern ist eine von beiden Größen abhängige Zahl und variiert erheblich mit dem jeweiligen Ohmmeter, das zum Ablesen verwendet wird.

Diodenprüfung im Digitalmultimeter s

Aus diesem Grund statten einige Digitalmultimeter-Hersteller ihre Messgeräte mit einer speziellen „Dioden-Check“-Funktion aus, die den tatsächlichen Durchlassspannungsabfall der Diode in Volt und nicht als „Widerstand“ in Ohm anzeigt. Diese Messgeräte arbeiten, indem sie einen kleinen Strom durch die Diode zwingen und die zwischen den beiden Messleitungen abfallende Spannung messen. (Abbildung unten)

Messgerät mit „Dioden-Check“-Funktion zeigt den Durchlassspannungsabfall von 0,548 Volt anstelle eines niedrigen Widerstands an.

Dioden-Durchlassspannung s Die mit einem solchen Messgerät erhaltene Durchlassspannungsanzeige ist normalerweise geringer als der „normale“ Abfall von 0,7 Volt für Silizium und 0,3 Volt für Germanium, da der vom Messgerät gelieferte Strom von trivialem Ausmaß ist.

Alternativen zur Diodenprüffunktion Wenn kein Multimeter mit Diodenprüffunktion verfügbar ist oder Sie den Durchlassspannungsabfall einer Diode bei einem nicht trivialen Strom messen möchten, kann die Schaltung der folgenden Abbildung mit einer Batterie, einem Widerstand und einem Voltmeter aufgebaut werden.

Messung der Durchlassspannung einer Diode ohne „Dioden-Check“-Messfunktion:(a) Schematische Darstellung. (b) Bildhaftes Diagramm.

Wenn Sie die Diode rückwärts an diese Testschaltung anschließen, zeigt das Voltmeter einfach die volle Spannung der Batterie an.

Wenn diese Schaltung so ausgelegt wäre, dass sie trotz Änderungen des Durchlassspannungsabfalls einen konstanten oder nahezu konstanten Strom durch die Diode liefert, könnte sie als Grundlage für ein Temperaturmessgerät verwendet werden, da die an der Diode gemessene Spannung umgekehrt proportional zur Diodensperrschichttemperatur ist . Natürlich sollte der Diodenstrom auf einem Minimum gehalten werden, um eine Selbsterhitzung zu vermeiden (die Diode gibt beträchtliche Mengen an Wärmeenergie ab), die die Temperaturmessung stören würde.

Überlegungen in Multimet ler

Beachten Sie, dass einige Digitalmultimeter, die mit einer „Dioden-Check“-Funktion ausgestattet sind, eine sehr niedrige Testspannung (weniger als 0,3 Volt) ausgeben können, wenn sie auf die normale „Widerstands“-Funktion (Ω) eingestellt sind:zu niedrig, um den Verarmungsbereich eines PN . vollständig zusammenbrechen zu lassen Kreuzung.

Die Philosophie dabei ist, dass die Funktion „Diodenprüfung“ zum Testen von Halbleiterbauelementen und die Funktion „Widerstand“ für alles andere verwendet werden soll. Durch die Verwendung einer sehr niedrigen Testspannung zum Messen des Widerstands ist es für einen Techniker einfacher, den Widerstand von Nicht-Halbleiterkomponenten zu messen, die mit Halbleiterkomponenten verbunden sind, da die Übergänge der Halbleiterkomponenten bei solch niedrigen Spannungen nicht in Durchlassrichtung vorgespannt werden.

Testbeispiel e

Betrachten Sie das Beispiel eines parallel geschalteten Widerstands und einer Diode, die auf einer Leiterplatte (PCB) verlötet sind. Normalerweise müsste man den Widerstand vom Stromkreis ablöten (von allen anderen Bauteilen trennen), bevor man seinen Widerstand misst, sonst würden parallel geschaltete Bauteile den Messwert beeinflussen. Bei Verwendung eines Multimeters, das eine sehr niedrige Prüfspannung an die Tastköpfe im Funktionsmodus „Widerstand“ ausgibt, wird dem PN-Übergang der Diode nicht genügend Spannung aufgeprägt, um in Durchlassrichtung vorgespannt zu werden, und lässt nur einen vernachlässigbaren Strom durch. Folglich „sieht“ das Messgerät die Diode als offen (kein Durchgang) und registriert nur den Widerstand des Widerstands. (Abbildung unten)

Ohmmeter mit niedriger Prüfspannung (<0,7 V) sehen keine Dioden, um parallele Widerstände zu messen.

Würde ein solches Ohmmeter zum Testen einer Diode verwendet, würde es einen sehr hohen Widerstand (viele Megaohm) anzeigen, selbst wenn es in der „richtigen“ (vorgespannten) Richtung an die Diode angeschlossen würde. (Abbildung unten)

Ohmmeter mit niedriger Prüfspannung, zu niedrig, um Dioden in Durchlassrichtung vorzuspannen, erkennt keine Dioden.

Die Sperrspannungsfestigkeit einer Diode ist nicht so einfach zu prüfen, da das Überschreiten des PIV einer normalen Diode normalerweise zur Zerstörung der Diode führt. Spezielle Arten von Dioden jedoch, die dafür ausgelegt sind, im Sperrspannungsmodus ohne Schaden „durchzubrechen“ (genannt Zenerdioden ), die mit derselben Spannungsquelle / Widerstand / Voltmeter-Schaltung getestet werden, vorausgesetzt, die Spannungsquelle ist hoch genug, um die Diode in ihren Durchbruchsbereich zu zwingen. Mehr zu diesem Thema in einem späteren Abschnitt dieses Kapitels.

RÜCKBLICK:

• Ein Ohmmeter kann verwendet werden, um die Diodenfunktion qualitativ zu überprüfen. Es sollte ein niedriger Widerstand in die eine Richtung und ein sehr hoher Widerstand in die andere Richtung gemessen werden. Achten Sie bei der Verwendung eines Ohmmeters zu diesem Zweck darauf, welche Messleitung positiv und welche negativ ist! Die tatsächliche Polarität entspricht möglicherweise nicht wie erwartet den Farben der Kabel, je nach Ausführung des Messgeräts.
• Einige Multimeter bieten eine „Diodenprüfung“-Funktion, die die tatsächliche Durchlassspannung der Diode anzeigt, wenn ihr Strom durchgelassen wird. Solche Messgeräte zeigen aufgrund des sehr geringen Stroms, der während der Prüfung verwendet wird, normalerweise eine etwas niedrigere Durchlassspannung als die „Nennspannung“ für eine Diode an.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt für die grundlegende Oszilloskop-Bedienung