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THEMA: Frage zum Temperaturverhalten von Dioden
THEMA: Frage zum Temperaturverhalten von Dioden
Hallo Barbara,
diese Dioden 1N4001 sind für 1A bei 50V ausgelegt inkl. einer reichlich dimensionierten Sicherheitsreserve werden die Dioden nicht wirklich warm. Es sei denn bei Kurzschluss..... da schmoren sie durch.
Einige Signal-/Lampen-/Weichenmotorhersteller liefern diese mit Schrumpfschlauch und da werden sie auch im Kabel verbaut.
Hängt also auch vom Endverbraucher bzw. dem Trafo ab, wieviel Strom da fließen kann. Ist der Verbraucher z.B. eine LED mit Widerstand wird der Strom nie höher sein als eben die 20mA der LED und wenn der Trafo bei 1A abschaltet kann auch nichts passieren.
VG
Christian
diese Dioden 1N4001 sind für 1A bei 50V ausgelegt inkl. einer reichlich dimensionierten Sicherheitsreserve werden die Dioden nicht wirklich warm. Es sei denn bei Kurzschluss..... da schmoren sie durch.
Einige Signal-/Lampen-/Weichenmotorhersteller liefern diese mit Schrumpfschlauch und da werden sie auch im Kabel verbaut.
Hängt also auch vom Endverbraucher bzw. dem Trafo ab, wieviel Strom da fließen kann. Ist der Verbraucher z.B. eine LED mit Widerstand wird der Strom nie höher sein als eben die 20mA der LED und wenn der Trafo bei 1A abschaltet kann auch nichts passieren.
VG
Christian
RhönbahNer - 21.04.17 06:47
Hallo Barbara,
für Halbleiter auf Siliziumbasis (die erwähnte 1N4001 ist eine solche) wird üblicherweise eine zulässige Sperrschichttemperatur von 175°C angenommen. Unter Berücksichtigung des thermischen Gehäusewiderstandes sind das an der Außenseite des Bauteils immer noch weit über 100°C, also weit mehr, als Du schmerzfrei anfassen kanns, ohne daß die Diode Schaden nimmt!
Im übrigen ist es nicht der Strom, sondern die daraus resultierende Temperatur, die die Bauteile zerstört. Sie führt zu sog. lokalen Hotspots auf der Siliziumoberfläche, die dort noch weiteren Strom auf sich ziehen. Irgendwann schmilzt dann die Aluminiummetallisierung bzw. die darunterliegende Si-Schicht auf, legiert mit dem Al und zerstört den p/n-Übergang.
Wenn Du statt einer normalen Si-Diode eine sog. Schottky-Diode verwendest, kannst Du aufgrund der geringeren Vorwärtsflußspannung Vf (ca. 0,3 V gegenüber 0,7V bei Si) die entstehende Verlustleistung bzw. die entstehende Abwärme (P=I * Vf) ungefähr halbieren.
Grüße, Jürgen
für Halbleiter auf Siliziumbasis (die erwähnte 1N4001 ist eine solche) wird üblicherweise eine zulässige Sperrschichttemperatur von 175°C angenommen. Unter Berücksichtigung des thermischen Gehäusewiderstandes sind das an der Außenseite des Bauteils immer noch weit über 100°C, also weit mehr, als Du schmerzfrei anfassen kanns, ohne daß die Diode Schaden nimmt!
Im übrigen ist es nicht der Strom, sondern die daraus resultierende Temperatur, die die Bauteile zerstört. Sie führt zu sog. lokalen Hotspots auf der Siliziumoberfläche, die dort noch weiteren Strom auf sich ziehen. Irgendwann schmilzt dann die Aluminiummetallisierung bzw. die darunterliegende Si-Schicht auf, legiert mit dem Al und zerstört den p/n-Übergang.
Wenn Du statt einer normalen Si-Diode eine sog. Schottky-Diode verwendest, kannst Du aufgrund der geringeren Vorwärtsflußspannung Vf (ca. 0,3 V gegenüber 0,7V bei Si) die entstehende Verlustleistung bzw. die entstehende Abwärme (P=I * Vf) ungefähr halbieren.
Grüße, Jürgen
michael_br - 21.04.17 07:51
Hallo zusammen,
solange man in den Angaben des Datenblatts bleibt passiert nichts. Wenn man bei der Planung aber die oberen Ränder des Datenblatt ausnutzt sollte man darauf achten möglichst eine gute wärme Abfuhr zu haben (wenn nicht sogar im Datenblatt abgegeben ist dass muss).
Kurz und knapp kann man sagen das es normalerweise keine Probleme mit Dioden im Schrumpfschlauch gibt. Wenn man einen Hersteller für Signale anschaut dann schrumpft der die Diode auch ein. Kein Problem.
Wichtig is nur dass wenn man das macht mit dem Schrumpfschlauch gleichzeitig dann die Kontakte isoliert. Sonst kann es böse Folgen haben.
175°C sind ein guter Wert. Nach außen hin können die aber auch fast erreicht werden. Hatte schon fälle da haben sie dich Teile selber wieder ausgelötet. Wärme Abfuhr über die Beine und nicht über das Gehäuse selber.
Allerdings habe ich auch Dioden bei weit über 200°C im einsatz. Gerade die 1N4148. Allerdings bei nur ein sehr geringem Strom. Dabei wird der Spannungsabfall über die Diode gemessen. Dieser ändert sich mit der Temperatur nahezu linear. Die Dioden eignen sich ideal als Temperatursensor. Leider aber muss jeder Sensor einzeln bestimmt werden sonst die die Abweichung vom tatsächlichen zum gemessenen Wert zu groß.
Grüße
Michael
solange man in den Angaben des Datenblatts bleibt passiert nichts. Wenn man bei der Planung aber die oberen Ränder des Datenblatt ausnutzt sollte man darauf achten möglichst eine gute wärme Abfuhr zu haben (wenn nicht sogar im Datenblatt abgegeben ist dass muss).
Kurz und knapp kann man sagen das es normalerweise keine Probleme mit Dioden im Schrumpfschlauch gibt. Wenn man einen Hersteller für Signale anschaut dann schrumpft der die Diode auch ein. Kein Problem.
Wichtig is nur dass wenn man das macht mit dem Schrumpfschlauch gleichzeitig dann die Kontakte isoliert. Sonst kann es böse Folgen haben.
175°C sind ein guter Wert. Nach außen hin können die aber auch fast erreicht werden. Hatte schon fälle da haben sie dich Teile selber wieder ausgelötet. Wärme Abfuhr über die Beine und nicht über das Gehäuse selber.
Allerdings habe ich auch Dioden bei weit über 200°C im einsatz. Gerade die 1N4148. Allerdings bei nur ein sehr geringem Strom. Dabei wird der Spannungsabfall über die Diode gemessen. Dieser ändert sich mit der Temperatur nahezu linear. Die Dioden eignen sich ideal als Temperatursensor. Leider aber muss jeder Sensor einzeln bestimmt werden sonst die die Abweichung vom tatsächlichen zum gemessenen Wert zu groß.
Grüße
Michael
teppichbahner - 21.04.17 08:40
Die Diode hält vielleicht 200 Grad aus, der Kabelbaum, indem sie eingebaut werden soll, ganz sicher nicht. PVC gibt bei dauerhaft mehr als 60 Grad schnell auf, denn da geht der Weichmacher flöten und die Isolierung wird brüchig.
Will man also die theoretischen 0.7 Watt durch einen Schrumpfschlauch in einem Kabelbaum loswerden, wird man zumindest mal sehr nah an der Diode ausreichend dicke Kuperleitungen anschließen müssen, damit die Wärme dann über die Adern abgeführt werden kann.
Gruß
Klaus
Will man also die theoretischen 0.7 Watt durch einen Schrumpfschlauch in einem Kabelbaum loswerden, wird man zumindest mal sehr nah an der Diode ausreichend dicke Kuperleitungen anschließen müssen, damit die Wärme dann über die Adern abgeführt werden kann.
Gruß
Klaus
Hallo,
@5: Also SI Kristalle halten typ. 125...150 °C aus.
Das steht im Datenblatt:
Fa., Diodes, Inc.: Junction Temp. -65...+150 °C, therm. Widerstand des Gehäuses zur Umgebung 100 Kelvin/Watt. Leistung P = U*I, bei Nennstrom 1 A * 1 V= 1 W. Bei 25 °C Raumtemp. => 25 + 100 * 1 = 25 + 100 = 125 °C. Das ist OK.
Fa. Vishay: Bei Nennstrom 1 A * 1,1 V = 1,1 W. Therm. Widerstand 50 K/W. => 25 + 50 * 1,1 = 25 + 55 = 80 °C. Interessant - entweder wird hier im Datenblatt geschummelt oder Vishay hat das bessere Produkt.
Grüße, Peter W.
@5: Also SI Kristalle halten typ. 125...150 °C aus.
Das steht im Datenblatt:
Fa., Diodes, Inc.: Junction Temp. -65...+150 °C, therm. Widerstand des Gehäuses zur Umgebung 100 Kelvin/Watt. Leistung P = U*I, bei Nennstrom 1 A * 1 V= 1 W. Bei 25 °C Raumtemp. => 25 + 100 * 1 = 25 + 100 = 125 °C. Das ist OK.
Fa. Vishay: Bei Nennstrom 1 A * 1,1 V = 1,1 W. Therm. Widerstand 50 K/W. => 25 + 50 * 1,1 = 25 + 55 = 80 °C. Interessant - entweder wird hier im Datenblatt geschummelt oder Vishay hat das bessere Produkt.
Grüße, Peter W.
RhönbahNer - 21.04.17 09:39
Hallo Peter, auch hier gilt: Traue keinem Datenblatt, das Du nicht selber beim Wettbewerber abgeschr..... pardon: erstellt hast!
Datenblätter resultieren zu einem nicht geringen Teil aus der Meinung bzw. dem Wunschdenken der Marketingabteilung, die immer das Konkurrenzprodukt im Visier hat! Ich habe schon etliche Datenblätter auf Plausibilität abgeklopfen müssen und dabei die tollsten Sachen erlebt, und das nicht nur in der fünften Jahreszeit...
Grüße, Jürgen
Datenblätter resultieren zu einem nicht geringen Teil aus der Meinung bzw. dem Wunschdenken der Marketingabteilung, die immer das Konkurrenzprodukt im Visier hat! Ich habe schon etliche Datenblätter auf Plausibilität abgeklopfen müssen und dabei die tollsten Sachen erlebt, und das nicht nur in der fünften Jahreszeit...
Grüße, Jürgen
LOL!
Am plausibelsten erscheinen mir noch die Angaben bei ON Semi:
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/1N4001-D.PDF
Hier wird beim thermischen Widerstand zwischen den verschiedenen Arten der Bestückung und der Drahtlänge unterschieden.
Das Datenblatt basiert auf dem von 1996 (damals noch Motorola), allerdings war da die "Note 1" noch nicht drin - dessen Ursprung habe ich noch nicht gefunden.
Grüße, Peter W.
Am plausibelsten erscheinen mir noch die Angaben bei ON Semi:
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/1N4001-D.PDF
Hier wird beim thermischen Widerstand zwischen den verschiedenen Arten der Bestückung und der Drahtlänge unterschieden.
Das Datenblatt basiert auf dem von 1996 (damals noch Motorola), allerdings war da die "Note 1" noch nicht drin - dessen Ursprung habe ich noch nicht gefunden.
Grüße, Peter W.
Beitrag editiert am 21. 04. 2017 10:02.
RhönbahNer - 21.04.17 11:17
Richtig, OnSemi ist neben Rohm und der Tatsache, unserer schärfster Wettbewerber zu sein, eine Firma, der ich das Adjektiv "seriös" unbedingt zubilligen muß. In diesen Kreis begnügt man sich in der Regel damit, ggf. in der statistischen Auswertung der Rundungsfehler aufzufallen... .png)
Wobei gesagt werden muß, daß die erwähnten Dioden Brot-und-Butter-Typen sind, mit denen in der Regel kaum Geld verdient wird. Die Datenblätter solcher Typen und deren redaktioneller Stand sind mitunter seit längerer Zeit nicht gepflegt.
Grüße, Jürgen
Wobei gesagt werden muß, daß die erwähnten Dioden Brot-und-Butter-Typen sind, mit denen in der Regel kaum Geld verdient wird. Die Datenblätter solcher Typen und deren redaktioneller Stand sind mitunter seit längerer Zeit nicht gepflegt.
Grüße, Jürgen
Hallo zusammen,
der thermische Widerstand wird nicht für jedes Bauteil bestimmt. Die Hersteller machen das für das Gehäuse. Theoretisch ändert sich der thermische Widerstand, wenn sich die Größe des Siliziumblättchens darin ändert. Schaut man sich bei einem Hersteller die thermischen Widerstände mehrerer verschiedener Bauteile, die alle das gleiche Gehäuse haben, an, dann wird man da immer gleiche Werte finden.
Das gilt zumindest für Gehäuse, die es schon seit Jahrzehnten gibt. Bei moderneren Gehäusen setzt man heute bessere Simulationsmodelle ein.
Grüße,
Dietmar, der (wie RhönbahNer Jürgen) in der Halbleiterei sein Geld verdient
der thermische Widerstand wird nicht für jedes Bauteil bestimmt. Die Hersteller machen das für das Gehäuse. Theoretisch ändert sich der thermische Widerstand, wenn sich die Größe des Siliziumblättchens darin ändert. Schaut man sich bei einem Hersteller die thermischen Widerstände mehrerer verschiedener Bauteile, die alle das gleiche Gehäuse haben, an, dann wird man da immer gleiche Werte finden.
Das gilt zumindest für Gehäuse, die es schon seit Jahrzehnten gibt. Bei moderneren Gehäusen setzt man heute bessere Simulationsmodelle ein.
Grüße,
Dietmar, der (wie RhönbahNer Jürgen) in der Halbleiterei sein Geld verdient
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