Tunneldiode < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 23:34 Do 14.12.2006 | | Autor: | Bastiane |
Hallo mal wieder!
Ich würde gerne wissen, warum die Kennlinie einer Tunneldiode so aussieht, wie sie aussieht.  Also ich weiß, dass man das in drei Bereiche aufteilen kann, und dass es im zweiten Bereich einen negativen Widerstand gibt. Aber ich weiß einerseits nicht, woran man da erkennt, dass der Widerstand negativ ist (ist wahrscheinlich recht einfach) - ich sehe nur, dass die Kennlinie dort monoton fallend ist, aber R ist doch = U/I - warum soll das hier negativ sein?
Und ich habe auch schon ![[]](/images/popup.gif) diese Seite hier gefunden. Dachte gerade, dass ich es damit verstehe, aber da sind die Voltangaben irgendwie komisch - oder was bedeutet "Vorspannung"? Vielleicht kann mir jemand sagen, was das da auf der Seite soll, dass die Vorspannungen im Text der gezeigten Kennlinie widersprechen und wie es richtig sein müsste. Oder kann mir da auch jemand kurz mit eigenen Worten erklären wie das funktioniert?
Viele Grüße
Bastiane
![[cap]](/images/smileys/cap.gif "[cap]")
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 00:31 Fr 15.12.2006 | | Autor: | leduart |
Hallo Bastiane,
Man nennt einen Wiederstand negativ, wenn er bei steigender Spannung kleineren Strom bringt. exakt wäre "Widerstand mit Kennlinie negativer Steigung. Aber wer will schon so was langes sagen.(aber es gibt ja auch "komplexe" Wdstd.!)
Die Gleichspannung, die man an die Diode legt, heisst nur deshalb "Vorspannung" weil sie in Schaltungen von vornerein anliegt, wie etwa die Vorspg an der Basis eines Transistors.
Für die Kennlinie ist einfach die angelegte Gleichspanung gemeint.
Sonst find ich die Erklärung auf der angegebenen Seite besser, als was ich jetzt so schreiben würd.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 11:00 Fr 15.12.2006 | | Autor: | Bastiane |
Hallo leduart!
Danke für die schnelle Antwort.
> Man nennt einen Wiederstand negativ, wenn er bei
> steigender Spannung kleineren Strom bringt. exakt wäre
> "Widerstand mit Kennlinie negativer Steigung. Aber wer will
Ah - danke. Also nur eine Sache der Formulierung. 
> schon so was langes sagen.(aber es gibt ja auch "komplexe"
> Wdstd.!)
> Die Gleichspannung, die man an die Diode legt, heisst nur
> deshalb "Vorspannung" weil sie in Schaltungen von vornerein
> anliegt, wie etwa die Vorspg an der Basis eines
> Transistors.
> Für die Kennlinie ist einfach die angelegte Gleichspanung
> gemeint.
Also die, die in dem Diagramm auf der x-Achse ist, oder?
> Sonst find ich die Erklärung auf der angegebenen Seite
> besser, als was ich jetzt so schreiben würd.
Ja, eigentlich finde ich die Erklärung auch gut - weiß nicht mal, ob wir es so ausführlich brauchen. Aber z. B. steht da:
"Im Bild 4 wird das Bändermodell einer Tunneldiode gezeigt, bei der eine kleine Vorspannung (etwa 200 mV) anliegt."
Und die 200 mV sind doch aber schon in Teil B und dort ist der Widerstand dann schon negativ. Soll die Erklärung dort wirklich schon zu dem zweiten Teil gehören? Was ist dann im ersten Teil?
Ich kopiere mal den ganzen Text hierher und schreibt mal drüber, wie ich laut den Angaben vermuten würde, dass es hingehört:
"Bild 3 zeigt das Bändermodell einer Tunneldiode, an der noch keine Vorspannung anliegt. Das Valenzband des p- Materials und das Leitungsband des n- Materials überlappen sich teilweise. Einige Ladungsträger können also vom Valenzband des p- Materials in das Leitungsband des n- Materials eindringen. Es fließt aber kein Strom, da sich die Majoritätsträger (Elektronen) und die Löcher in beide Richtungen bewegen."
Soll das schon zu Teil A gehören? Eigentlich steht hier doch: es fließt kein Strom und in Teil A fließt doch Strom!?
"Im Bild 4 wird das Bändermodell einer Tunneldiode gezeigt, bei der eine kleine Vorspannung (etwa 200 mV) anliegt. Durch diese Vorspannung bewegen sich die Elekronen Valenzband des p- Materials in das Leitungsband des n- Materials, haben aber nicht genug Energie, um die Raumladungszone (verbotene Zone) zu überwinden. Solange sich diese beiden Energieniveaus überlappen, kann aber trotzdem ein Stromfluss erfolgen. Jedoch: je höher die Vorspannung, desto geringer die Überlappung, aber desto kleiner auch die verbotene Zone."
Ist das jetzt schon Teil B? Die 200 mV liegen ja eigentlich in Teil B. Aber steht hier was vom Tunneleffekt?
"Wenn die Vorspannung wie in Bild 5 gezeigt auf über 400 mV angestiegen ist, dann überlappen sich das Valenzband des p- Materials und das Leitungsband des n- Materials nicht mehr, der Tunneleffekt ist nicht mehr möglich. Vom Scheitelpunkt IP bis zum Minimum IV sinkt der Strom bei steigender Vorspannung, die Überlappungszone wird immer schmaler. Es können bei steigender Vorspannung immer weniger Elekronen in das Leitungsband des n- Materials eindringen. Das bedeutet, dass die Tunneldiode in diesem Bereich einen negativen Widerstand aufweist."
Und die 400 mV liegen in Bereich C, allerdings liegen hier weder der Scheitelpunkt noch das Minimum, von denen hier die Rede ist!? ![[kopfkratz]](/images/smileys/kopfkratz.gif "[kopfkratz]")
"Bei einem weiteren Anstieg der Vorspannung überlappen sich die Energiebänder nicht mehr. Dafür ist aber die Raumladungszone (verbotene Zone) so schmal geworden, dass die Elektronen sich wie bei einem normalen pn-Übergang verhalten."
Wozu gehört das? Wenn vorher schon Teil C erklärt wurde, kann das ja nirgendwo mehr dazu gehören...?
"Dieser Bereich des negativen Widerstandes ist die wichtigste und meist genutzte Eigenschaft einer Tunneldiode. Mit diesem negativen Widerstand kann die Tunneldiode Schwingkreise entdämpfen und somit als Oszillator oder Verstärker arbeiten. Da bei dem quantenmechanischen Tunneleffekt keinerlei Laufzeiten auftreten, ist die Tunneldiode für Anwendungen in der Höchstfrequenztechnik geeignet."
Und das hier? Ist das nur allgemein gemeint oder beschreibt das auch noch einen der Bereiche? Wenn, dann ja wohl B...
Verstehst du, was ich meine? Das passt für mich irgendwie nicht zusammen - Bilder und Erklärung...
Viele Grüße
Bastiane
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(Antwort) fertig | | Datum: | 13:06 Fr 15.12.2006 | | Autor: | leduart |
Hallo Bastiane
Du hast recht damit irritiert zu sein. Die Spannungsangaben im Text zum bändermodell und in der Zeichng der Kennlinie stimmen nicht überein.Dadurch entsteht deine Unsicherheit.
Dazu kommt, dass sich Bild 3 und 4 für mich ausser der eingetragenen Bewegungsr, der e nicht unterscheiden.
> > Die Gleichspannung, die man an die Diode legt, heisst
> nur
> > deshalb "Vorspannung" weil sie in Schaltungen von vornerein
> > anliegt, wie etwa die Vorspg an der Basis eines
> > Transistors.
> > Für die Kennlinie ist einfach die angelegte
> Gleichspanung
> > gemeint.
>
> Also die, die in dem Diagramm auf der x-Achse ist, oder?
Ja
> > Sonst find ich die Erklärung auf der angegebenen Seite
> > besser, als was ich jetzt so schreiben würd.
>
> Ja, eigentlich finde ich die Erklärung auch gut - weiß
> nicht mal, ob wir es so ausführlich brauchen. Aber z. B.
> steht da:
>
> "Im Bild 4 wird das Bändermodell einer Tunneldiode gezeigt,
> bei der eine kleine Vorspannung (etwa 200 mV) anliegt."
>
> Und die 200 mV sind doch aber schon in Teil B und dort ist
> der Widerstand dann schon negativ. Soll die Erklärung dort
> wirklich schon zu dem zweiten Teil gehören? Was ist dann im
> ersten Teil?
>
> Ich kopiere mal den ganzen Text hierher und schreibt mal
> drüber, wie ich laut den Angaben vermuten würde, dass es
> hingehört:
>
> "Bild 3 zeigt das Bändermodell einer Tunneldiode, an der
> noch keine Vorspannung anliegt. Das Valenzband des p-
> Materials und das Leitungsband des n- Materials überlappen
> sich teilweise. Einige Ladungsträger können also vom
> Valenzband des p- Materials in das Leitungsband des n-
> Materials eindringen. Es fließt aber kein Strom, da sich
> die Majoritätsträger (Elektronen) und die Löcher in beide
> Richtungen bewegen."
Punkt U=0 im Kenninienbild
> Soll das schon zu Teil A gehören? Eigentlich steht hier
> doch: es fließt kein Strom und in Teil A fließt doch
> Strom!?
s.o.
>
> "Im Bild 4 wird das Bändermodell einer Tunneldiode gezeigt,
> bei der eine kleine Vorspannung (etwa 200 mV) anliegt.
> Durch diese Vorspannung bewegen sich die Elekronen
> Valenzband des p- Materials in das Leitungsband des n-
> Materials, haben aber nicht genug Energie, um die
> Raumladungszone (verbotene Zone) zu überwinden. Solange
> sich diese beiden Energieniveaus überlappen, kann aber
> trotzdem ein Stromfluss erfolgen. Jedoch: je höher die
> Vorspannung, desto geringer die Überlappung, aber desto
> kleiner auch die verbotene Zone."
>
> Ist das jetzt schon Teil B? Die 200 mV liegen ja eigentlich
> in Teil B. Aber steht hier was vom Tunneleffekt?
Nein, das ist Teil A, wenn dus übersetzt also bei <100mV statt 200mV
>
> "Wenn die Vorspannung wie in Bild 5 gezeigt auf über 400 mV
> angestiegen ist, dann überlappen sich das Valenzband des p-
> Materials und das Leitungsband des n- Materials nicht mehr,
> der Tunneleffekt ist nicht mehr möglich. Vom Scheitelpunkt
> IP bis zum Minimum IV sinkt der Strom bei steigender
> Vorspannung, die Überlappungszone wird immer schmaler. Es
> können bei steigender Vorspannung immer weniger Elekronen
> in das Leitungsband des n- Materials eindringen. Das
> bedeutet, dass die Tunneldiode in diesem Bereich einen
> negativen Widerstand aufweist."
>
> Und die 400 mV liegen in Bereich C, allerdings liegen hier
> weder der Scheitelpunkt noch das Minimum, von denen hier
> die Rede ist!?
Kratz dir kei Loch, es ist Teil B beschrieben!
>
> "Bei einem weiteren Anstieg der Vorspannung überlappen sich
> die Energiebänder nicht mehr. Dafür ist aber die
> Raumladungszone (verbotene Zone) so schmal geworden, dass
> die Elektronen sich wie bei einem normalen pn-Übergang
> verhalten."
>
> Wozu gehört das? Wenn vorher schon Teil C erklärt wurde,
> kann das ja nirgendwo mehr dazu gehören...?
Dies ist erst Teil C
>
> "Dieser Bereich des negativen Widerstandes ist die
> wichtigste und meist genutzte Eigenschaft einer
> Tunneldiode. Mit diesem negativen Widerstand kann die
> Tunneldiode Schwingkreise entdämpfen und somit als
> Oszillator oder Verstärker arbeiten. Da bei dem
> quantenmechanischen Tunneleffekt keinerlei Laufzeiten
> auftreten, ist die Tunneldiode für Anwendungen in der
> Höchstfrequenztechnik geeignet."
>
> Und das hier? Ist das nur allgemein gemeint oder beschreibt
> das auch noch einen der Bereiche? Wenn, dann ja wohl B...
Das ist allgemein und gehört zu Tel B, es wird nur gesagt, dass das der "ausgenutzte" Teil der Kennlinie ist.
> Verstehst du, was ich meine? Das passt für mich irgendwie
> nicht zusammen - Bilder und Erklärung...
Recht hast du, aber die Autoren haben eben ne Kennlinie irgendqo kopiert, und den Text woanders,- passiert im Netz öfter!-
Dann muss man seinem eigenen Verstand truaen, was du ja eigentlich getan hast.
Gruss leduart
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