Sperrspannung einer Diode messen

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,
wie kann man die Sperrspannung einer Siliziumdiode messen, ohne diese zu zerstören?

Ich habe da eine DB-Gleichrichtersäule mit äußerst massiven Kühlkörpern und M12-Anschlüssen, nur ist mir der Typ der zwischen die Platten eingepressten Dioden nicht bekannt. Ich habe keinen Anhaltspunkt wofür der Gleichrichter ursprünglich gedacht war. Baujahr nach dem Design des Montagerahmens geschätzt 1980-1990.

Kann ich über einen sehr hochohmigen Widerstand eine variable Testspannung anlegen, bis ein deutlich ansteigender Strom zu fließen beginnt (wie bei einer Zenerdiode)? Wäre das dann die Spitzensperrspannung? Welchen Sicherheitsfaktor nimmt man dann für die maximale Betriebsspannung?

Welche Ströme vertragen Leistungsdioden, wenn sie „verkehrt herum“ fließen? So pauschal schwer zu beantworten, aber bin ich bei 10mA incl. Leckströmen noch im sicheren Bereich?

Wer kann mir helfen?
Grüße,
Wepster

#2

Hmm.

Hallo,
wie kann man die Sperrspannung einer Siliziumdiode messen,
ohne diese zu zerstören?

In meinem Kopf ist noch die Aussage, dass die Diodenkennlinie auch rückwärts gilt. Allerdings mit einem anderen „Modellfaktor“ für die „Wirklichkeit“.

Kann ich über einen sehr hochohmigen Widerstand eine variable
Testspannung anlegen, bis ein deutlich ansteigender Strom zu
fließen beginnt (wie bei einer Zenerdiode)?

Eine Zenerdiode ist ja einfach eine „falsch“ herum genutzte Diode, die aber genau dafür „gezüchtet“ wurde und eine sehr steile Kennlinie haben soll.

Spitzensperrspannung? Welchen Sicherheitsfaktor nimmt man dann
für die maximale Betriebsspannung?

Da bin ich überfragt … Aus dem Maschinenbau würde ich auf Faktor 3 tippen, aber meine Gleich-Riecht-Er suche ich nach Datenblatt aus und habe nur ca. 30 % Reservere und die leben allen noch. Allerdings sind das Herstellerangaben zum Gebrauch und nicht meine Messungen.

Welche Ströme vertragen Leistungsdioden, wenn sie „verkehrt
herum“ fließen? So pauschal schwer zu beantworten, aber bin
ich bei 10mA incl. Leckströmen noch im sicheren Bereich?

Bei meinen Gleichrichtern (ca. 3 - 10 A Dauerstrom) würde ich wg. der Verlustleistung von 1 mA zum Messen der Sperrspannung ausgehen. Ich weiss ja nicht, welche irreversiblen Veränderungen in der Sperrschicht das produziert. Aber das kannst Du dir doch ausrechnen: Strom x Spannung = Verlustleistung (Watt, Wärme). Den vergossenen Gleichrichterbrücken bei mir würde ich höchstens 1 W rückwärts zumuten zum messen ohne Kühlkörper.

Gruß

Stefan

#3

Hallo Wepster

Die Sache mit dem hochohmigen Widerstand und der Testspannung geht, aber ich würde nicht über 0,25mA gehen.

Ich gehe in solchen Fällen wie folgt vor (geht auch bei Thyristoren und Triacs):

Ich schließe eine von 0V bis 20kV einstellbare Wechselspannung über einen 630Megohm-Widerstand an den Prüfling an, überwache die Spannung über den Prüfling mit einem Oszilloskop und fahre die Spannung langsam hoch, bis ich auf dem Oszilloskop eine Abflachung des Sinus oder – bei Thyristoren und Triacs – einen Durchbruch beobachte. Der maximale beim erzwungenen Durchbruch entstehende Strom ist auf keinen Fall so groß, dass der Prüfling geschädigt wird.

Es ist natürlich nicht zwingend notwendig, dass man eine Spannungsquelle benutzt, die bis 20kV liefern kann, aber ich hab nichts anderes in meinem Testequipment. Ein Widerstand von 1Megohm/0,5W sollte aber schon benutzt werden und – wenn kein Oszilloskop zur Verfügung steht – ein Voltmeter mit 10Megohm Innenwiderstand.

Eine Gleichrichterdiode wird bei Einweggleichrichtung mit einer die Nennsanschlussspannung um den Formfaktor 1,414, bei Brückengleichrichtung mit Glättungskondensator sogar um den Faktor 2,83 überschreitenden Sperrspannung belastet. Und als Sicherheitsfaktor würde ich – bei einer mit dieser Brachialmethode ermittelten Sperrspannung – 40% rechnen.

Den zulässigen maximalen Sperrstrom kannst Du eigentlich nur aus einem Datenblatt erfahren. Bei einer Gleichrichterdiode für 50A habe ich einen Grenzwert für den max. zulässigen Sperrstrom von 5mA gefunden.

Ich hoffe, das hilft Dir ein wenig
merimies

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#4

Hallo zusammen,

rückwärts kommt es zum „normalen“, steilen Lawinendurchbruch, wie bei einer Z-Diode. Solange die Verlustleistung nicht zu groß wird, kann man die Durchbruchspannung zerstörungsfrei messen. In der Praxis wird oft impulsförmiger Strom verwendet. Dadurch ist die Energie gering und die Messzeit kurz.

Ein „Sicherheitsfaktor“ ist nicht notwendig. Man muss nur sicherstellen, dass die Durchbruchspannung in der Schaltung nicht erreicht wird. Die Hersteller messen mit einem kleinen „Sicherheitsfakor“ (wegen Messtoleranzen) von etwa 10 %. Außerdem muss man den Temperaturkoeffizienten der Durchbruchspannung (bei Si ca. +0,1 %/K) berücksichten, falls die Schaltunng kalt werden kann.

Bernhard

#5

Danke,
es hat funktioniert.

Schöne Grüße,
Wepster