Wie verhält sich der Strom zwischen Drain und Source, wenn eine Spannung anliegt?

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Wie verhält sich der Strom zwischen Drain und Source, wenn eine Spannung anliegt?

Antwort

Verwandte Fragen

Welche Ultra-Low-Dropout-Regulatoren gibt es für 3,3V positiv bei über 100mA?

Berechnung der Ströme bei 24 V in einem Schaltkreis mit 20 kΩ Serie und 50 kΩ + 100 kΩ Parallel.

Verwendung von Multimetern

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Welcher Fachwortschatz gehört zum Thema Z-Diode?

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Was bedeutet Breakdown Voltage bei Dioden?

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Der Strom zwischen Drain und Source in einem Feldeffekttransistor (FET) hängt von der anliegenden Spannung sowie dem Typ des FETs ab. Es gibt zwei Haupttypen von FETs: den Junction-FET (JFET) und den Metall-Oxid-Halbleiter-FET (MOSFET). 1. **JFET:** - **Ohmscher Bereich:** Bei niedrigen Spannungen zwischen Drain und Source (V_DS) verhält sich der JFET wie ein Widerstand, und der Strom (I_D) steigt linear mit der Spannung. - **Sättigungsbereich:** Ab einer bestimmten Spannung erreicht der JFET den Sättigungsbereich, in dem der Strom nahezu konstant bleibt, unabhängig von weiteren Erhöhungen der Drain-Source-Spannung. 2. **MOSFET:** - **Ohmscher Bereich (Linearbereich):** Bei niedrigen V_DS verhält sich der MOSFET ebenfalls wie ein Widerstand, und der Strom steigt linear mit der Spannung. - **Sättigungsbereich:** Bei höheren V_DS erreicht der MOSFET den Sättigungsbereich, in dem der Strom durch die Gate-Source-Spannung (V_GS) kontrolliert wird und weitgehend unabhängig von weiteren Erhöhungen der Drain-Source-Spannung ist. In beiden Fällen wird der Stromfluss durch die Gate-Source-Spannung (V_GS) gesteuert. Bei einem n-Kanal FET fließt der Strom von Drain nach Source, während bei einem p-Kanal FET der Strom von Source nach Drain fließt. Für detailliertere Informationen und spezifische Formeln zur Berechnung des Stroms in den verschiedenen Betriebsbereichen eines FETs, siehe die entsprechenden Datenblätter und technische Dokumentationen der verwendeten Transistoren.

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Es gibt zahlreiche Ultra-Low Dropout (ULDO) Linearregler, die 3,3 V Ausgangsspannung und Ströme über 100 mA liefern können. Hier eine Auswahl gängiger Bauteile von bekannten Herste... [mehr]

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Es gibt zahlreiche Ultra-Low Dropout (ULDO) Linearregler, die 3,3 V Ausgangsspannung und Ströme über 100 mA liefern können. Hier eine Auswahl gängiger Bauteile von bekannten Herstellern: 1. **Texas Instruments** - [TPS7A02](https://www.ti.com/product/TPS7A02): Bis zu 200 mA, Dropout typ. 45 mV bei 200 mA. - [TPS7A05](https://www.ti.com/product/TPS7A05): Bis zu 500 mA, Dropout typ. 60 mV bei 500 mA. 2. **Analog Devices (ehemals Linear Technology)** - [LT3080](https://www.analog.com/en/products/lt3080.html): Bis zu 1,1 A, Dropout typ. 350 mV bei 1 A (bei niedrigeren Strömen entsprechend weniger). - [LT1763](https://www.analog.com/en/products/lt1763.html): Bis zu 500 mA, Dropout typ. 300 mV bei 500 mA. 3. **ON Semiconductor** - [NCP4681DSQ33T1G](https://www.onsemi.com/products/power-management/linear-regulators-ldo/ncp4681): Bis zu 150 mA, Dropout typ. 80 mV bei 150 mA. 4. **Microchip** - [MCP1700-3302E](https://www.microchip.com/en-us/product/MCP1700): Bis zu 250 mA, Dropout typ. 178 mV bei 250 mA. 5. **Richtek** - [RT9080-33GJ5](https://www.richtek.com/Products/Linear%20Regulators/Ultra%20Low%20Dropout%20Linear%20Regulators/RT9080?sc_lang=en): Bis zu 300 mA, Dropout typ. 70 mV bei 300 mA. **Wichtige Auswahlkriterien:** - Dropout-Spannung (je niedriger, desto besser) - Maximaler Ausgangsstrom - Ruhestrom (Quiescent Current) - Gehäuseform und Verfügbarkeit Für besonders niedrige Dropout-Spannungen sind die Bauteile von Texas Instruments (z. B. TPS7A02) und ON Semiconductor (z. B. NCP4681) sehr beliebt. Datenblätter und weitere Informationen findest du auf den verlinkten Herstellerseiten.

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Um die Ströme in diesem Schaltkreis zu berechnen, gehen wir schrittweise vor. 1. **Berechnung des Gesamtwiderstands**: Zuerst berechnen wir den Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Wide... [mehr]

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Um die Ströme in diesem Schaltkreis zu berechnen, gehen wir schrittweise vor. 1. **Berechnung des Gesamtwiderstands**: Zuerst berechnen wir den Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Widerstände (50 kΩ und 100 kΩ). Der Gesamtwiderstand \( R_{parallel} \) wird mit der Formel für parallele Widerstände berechnet: \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \] Setzen wir die Werte ein: \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{1}{50\,k\Omega} + \frac{1}{100\,k\Omega} \] \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{2}{100\,k\Omega} + \frac{1}{100\,k\Omega} = \frac{3}{100\,k\Omega} \] \[ R_{parallel} = \frac{100\,k\Omega}{3} \approx 33.33\,k\Omega \] Jetzt addieren wir den Widerstand in Serie (20 kΩ): \[ R_{total} = R_{series} + R_{parallel} = 20\,k\Omega + 33.33\,k\Omega \approx 53.33\,k\Omega \] 2. **Berechnung des Gesamtstroms**: Mit dem Gesamtwiderstand können wir den Gesamtstrom \( I_{total} \) berechnen, der durch den gesamten Schaltkreis fließt, indem wir das Ohmsche Gesetz verwenden: \[ I_{total} = \frac{U}{R_{total}} = \frac{24\,V}{53.33\,k\Omega} \approx 0.000449\,A \approx 449\,\mu A \] 3. **Berechnung der Ströme durch die parallelen Widerstände**: Der Strom teilt sich in den parallelen Widerständen. Der Strom durch jeden Widerstand kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden. Zuerst berechnen wir die Spannung über den parallelen Widerständen: \[ U_{parallel} = I_{total} \cdot R_{series} = 449\,\mu A \cdot 20\,k\Omega \approx 8.98\,V \] Jetzt können wir die Ströme durch die einzelnen parallelen Widerstände berechnen: - **Für den 50 kΩ Widerstand**: \[ I_{50} = \frac{U_{parallel}}{R_{50}} = \frac{8.98\,V}{50\,k\Omega} \approx 0.0001796\,A \approx 179.6\,\mu A \] - **Für den 100 kΩ Widerstand**: \[ I_{100} = \frac{U_{parallel}}{R_{100}} = \frac{8.98\,V}{100\,k\Omega} \approx 0.0000898\,A \approx 89.8\,\mu A \] Zusammenfassend: - Der Gesamtstrom \( I_{total} \) beträgt etwa 449 µA. - Der Strom durch den 50 kΩ Widerstand beträgt etwa 179.6 µA. - Der Strom durch den 100 kΩ Widerstand beträgt etwa 89.8 µA.

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Multimeter Verwendung: 1. **Spannungsmessung** (AC/DC) 2. **Strommessung** (AC/DC) 3. **Widerstandsmessung** 4. **Durchgangsprüfung** 5. **Diodentest** 6. **Kapazitätsmessung** 7. **Freque... [mehr]

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Multimeter Verwendung: 1. **Spannungsmessung** (AC/DC) 2. **Strommessung** (AC/DC) 3. **Widerstandsmessung** 4. **Durchgangsprüfung** 5. **Diodentest** 6. **Kapazitätsmessung** 7. **Frequenzmessung** 8. **Temperaturmessung** (bei bestimmten Modellen) 9. **Transistorprüfung** 10. **Sicherungstest** Diese Funktionen ermöglichen eine umfassende Analyse elektrischer Schaltungen und Geräte.

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Nein, Lithium-AA-Akkus, die mit 9 V angegeben sind, sollten **nicht** in Geräten verwendet werden, die für 5 V ausgelegt sind. Die Spannung eines Akkus muss zur Betriebsspannung des Gerä... [mehr]

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Nein, Lithium-AA-Akkus, die mit 9 V angegeben sind, sollten **nicht** in Geräten verwendet werden, die für 5 V ausgelegt sind. Die Spannung eines Akkus muss zur Betriebsspannung des Geräts passen. Ein Akku mit 9 V liefert eine deutlich höhere Spannung als ein Gerät mit 5 V verträgt. Das kann zu Schäden am Gerät führen oder es sogar zerstören. **Wichtige Hinweise:** - AA-Akkus haben normalerweise eine Nennspannung von 1,2 V (NiMH) oder 1,5 V (Lithium), nicht 9 V. - 9 V-Akkus sind meist in einem anderen Format (Blockbatterie, nicht AA). - Wenn du einen Akku mit 9 V in ein 5 V-Gerät einsetzt, riskierst du Überhitzung, Fehlfunktionen oder dauerhafte Schäden. **Fazit:** Verwende immer Akkus mit der vom Hersteller empfohlenen Spannung für dein Gerät. Bei Unsicherheiten hilft ein Blick ins Handbuch oder auf die Gerätekennzeichnung.

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Standard-AA-Batterien (auch als Mignon-Zellen bezeichnet) haben je nach Typ unterschiedliche Nennspannungen: - **Alkali-Mangan (Einweg):** 1,5 Volt - **Nickel-Metallhydrid (NiMH, wiederaufladbar):*... [mehr]

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Standard-AA-Batterien (auch als Mignon-Zellen bezeichnet) haben je nach Typ unterschiedliche Nennspannungen: - **Alkali-Mangan (Einweg):** 1,5 Volt - **Nickel-Metallhydrid (NiMH, wiederaufladbar):** 1,2 Volt - **Lithium (Einweg, z. B. Energizer Ultimate Lithium):** 1,5 Volt Es gibt keine handelsüblichen AA-Batterien mit einer höheren Nennspannung als 1,5 Volt. Lithium-AA-Batterien haben zwar eine höhere Energiedichte und halten länger, aber ihre Spannung ist ebenfalls auf 1,5 Volt ausgelegt, um mit normalen Geräten kompatibel zu sein. **Ausnahme:** Es gibt spezielle Lithium-Eisen-Disulfid-AA-Zellen (z. B. [Energizer Ultimate Lithium](https://www.energizer.eu/de/batteries/ultimate-lithium/)), die eine Leerlaufspannung von bis zu 1,8 Volt erreichen können, aber unter Last sinkt die Spannung schnell auf 1,5 Volt oder weniger. **Höhere Spannungen:** Wenn du eine höhere Spannung als 1,5 Volt in AA-Bauform suchst, gibt es keine Standardprodukte. Es existieren jedoch exotische oder industrielle Spezialzellen (z. B. Lithium-Thionylchlorid), die in ähnlicher Größe wie AA gebaut werden, aber diese sind nicht für den normalen Konsumentenmarkt gedacht und meist nicht direkt kompatibel mit AA-Geräten. **Fazit:** Im normalen Handel gibt es keine AA-Batterien mit einer höheren Nennspannung als die Standard-Lithium-Zellen (1,5 Volt). Für höhere Spannungen müssen mehrere Zellen in Serie geschaltet werden.

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Typischer Wortschatz zum Thema Z-Diode umfasst folgende Begriffe: - Z-Diode (Zener-Diode) - Zenerspannung (Z-Spannung) - Durchbruchspannung - Sperrrichtung - Durchlassrichtung - Kennlinie - Spannungs... [mehr]

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Typischer Wortschatz zum Thema Z-Diode umfasst folgende Begriffe: - Z-Diode (Zener-Diode) - Zenerspannung (Z-Spannung) - Durchbruchspannung - Sperrrichtung - Durchlassrichtung - Kennlinie - Spannungsstabilisierung - Spannungsregler - Referenzspannung - Strombegrenzungswiderstand (Vorwiderstand) - Leckstrom - Temperaturkoeffizient - Halbleiter - Silizium - Avalanche-Effekt - Zener-Effekt - Gleichstrom - Schutzschaltung - Überspannungsschutz - Schaltzeichen Diese Begriffe werden häufig im Zusammenhang mit der Funktionsweise, den Eigenschaften und den Anwendungen von Z-Dioden verwendet.

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In einer Reihenschaltung teilt sich die Gesamtspannung auf die einzelnen Bauteile (z. B. Widerstände) auf. Die Summe der Spannungen an den einzelnen Bauteilen entspricht der Gesamtspannung der Qu... [mehr]

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In einer Reihenschaltung teilt sich die Gesamtspannung auf die einzelnen Bauteile (z. B. Widerstände) auf. Die Summe der Spannungen an den einzelnen Bauteilen entspricht der Gesamtspannung der Quelle. Das bedeutet: **U_ges = U₁ + U₂ + U₃ + ... + Uₙ** Jedes Bauteil erhält also einen Teil der Gesamtspannung, abhängig von seinem Widerstand. Je größer der Widerstand eines Bauteils, desto größer ist der Spannungsabfall an diesem Bauteil.

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Wenn der Strom durch die Zener-Diode zu groß wird, kann die Diode beschädigt oder sogar zerstört werden. Zener-Dioden sind so konstruiert, dass sie in Sperrrichtung ab einer bestimmten... [mehr]

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Wenn der Strom durch die Zener-Diode zu groß wird, kann die Diode beschädigt oder sogar zerstört werden. Zener-Dioden sind so konstruiert, dass sie in Sperrrichtung ab einer bestimmten Spannung (der sogenannten Zenerspannung) leitend werden und dabei eine definierte Spannung halten. Allerdings gibt es für jede Zener-Diode einen maximal zulässigen Strom, der sogenannte Zenerstrom (meist als \( I_{Z_{max}} \) angegeben). Wird dieser maximale Strom überschritten, entsteht zu viel Wärme in der Diode. Die Folge kann sein: - **Überhitzung:** Die Diode wird zu heiß, was zu einer dauerhaften Schädigung der Halbleiterstruktur führen kann. - **Zerstörung:** Im Extremfall brennt die Diode durch und verliert ihre Funktion (Kurzschluss oder Unterbrechung). - **Verlust der Zener-Eigenschaften:** Die Diode hält die Spannung nicht mehr stabil, ihre Kennlinie verändert sich dauerhaft. Um das zu verhindern, wird in Schaltungen mit Zener-Dioden meist ein Vorwiderstand verwendet, der den Strom begrenzt.

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Um den Vorwiderstand für eine LED an 230 V Wechselspannung (AC) zu berechnen, damit maximal 10 mA fließen, gehst du wie folgt vor: **1. Annahmen:** - Netzspannung: 230 V (Effektivwert, RMS... [mehr]

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Um den Vorwiderstand für eine LED an 230 V Wechselspannung (AC) zu berechnen, damit maximal 10 mA fließen, gehst du wie folgt vor: **1. Annahmen:** - Netzspannung: 230 V (Effektivwert, RMS) - Maximaler Strom durch die LED: 10 mA = 0,01 A - LED-Flussspannung: ca. 2 V (typisch für Standard-LEDs, kann je nach Typ variieren) - Die LED wird mit Gleichrichtung betrieben (ansonsten würde sie bei negativer Halbwelle zerstört werden). In der Praxis wird meist eine antiparallele Schutzdiode oder ein Brückengleichrichter verwendet. **2. Berechnung des Vorwiderstands:** Die maximale Spannung am Widerstand ist die Differenz zwischen Netzspannung und LED-Spannung. Da die Netzspannung als Effektivwert angegeben ist, muss für die Spitzenwertberechnung mit dem Faktor √2 multipliziert werden: \[ U_{Spitze} = U_{RMS} \times \sqrt{2} = 230\,V \times 1{,}414 \approx 325\,V \] Die Spannung am Widerstand ist dann: \[ U_{R} = U_{Spitze} - U_{LED} \approx 325\,V - 2\,V = 323\,V \] Der Widerstand berechnet sich nach dem Ohmschen Gesetz: \[ R = \frac{U_{R}}{I} = \frac{323\,V}{0{,}01\,A} = 32\,300\,\Omega \] **3. Ergebnis:** Der Vorwiderstand sollte mindestens **32,3 kΩ** betragen. **4. Leistung des Widerstands:** Die Verlustleistung am Widerstand ist: \[ P = U_{R} \times I = 323\,V \times 0{,}01\,A = 3,23\,W \] Du solltest also einen Widerstand mit mindestens **5 W** Nennleistung verwenden, um ausreichend Reserve zu haben. --- **Achtung:** Das direkte Betreiben einer LED an Netzspannung ist gefährlich und nicht zu empfehlen! Es besteht Lebensgefahr durch Berührung der Netzspannung. Außerdem ist eine einfache Reihenschaltung von LED und Widerstand nicht für den Dauerbetrieb geeignet, da LEDs durch die hohe Spannung und Stromspitzen zerstört werden können. In der Praxis werden spezielle Schaltungen mit Kondensatoren, Gleichrichtern und Schutzdioden verwendet. **Weitere Informationen:** - [Wikipedia: Leuchtdiode](https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode) - [Wikipedia: Vorwiderstand](https://de.wikipedia.org/wiki/Vorwiderstand)

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Der Begriff „Breakdown Voltage“ (deutsch: „Durchbruchspannung“) bezeichnet bei Dioden die Spannung, ab der die Diode in Sperrrichtung (Reverse-Bias) plötzlich sehr viel St... [mehr]

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Der Begriff „Breakdown Voltage“ (deutsch: „Durchbruchspannung“) bezeichnet bei Dioden die Spannung, ab der die Diode in Sperrrichtung (Reverse-Bias) plötzlich sehr viel Strom durchlässt. Normalerweise sperrt eine Diode den Stromfluss in Sperrrichtung fast vollständig. Wird jedoch die Breakdown Voltage überschritten, kommt es zum sogenannten „Durchbruch“: Der Widerstand der Diode sinkt stark ab, und es fließt ein großer Strom, was die Diode beschädigen kann (außer bei speziellen Dioden wie Zener-Dioden, die genau für diesen Effekt ausgelegt sind). Zusammengefasst: **Breakdown Voltage** ist die maximale Sperrspannung, die eine Diode aushält, bevor sie in Sperrrichtung leitend wird und möglicherweise zerstört wird.