Aufgabe C:

Wählen Sie eine der nachstehenden Aufgaben aus und bearbeiten Sie diese.

Aufgabe C 1: Elektrizitätslehre

Führen Sie Messungen und Berechnungen an einer SI-Diode durch. Planen Sie das Experiment gemäß den folgenden Aufgabenstellungen und fordern Sie beim Aufsicht führenden Lehrer die erforderlichen Geräte und Hilfsmittel an.

1. Untersuchen Sie experimentell die Abhängigkeit der Stromstärke in Durchlassrichtung von der über der Diode anliegenden Spannung U_D. Verwenden Sie dabei den Ihnen übergebenen Vorwiderstand (Schutzwiderstand). Fertigen Sie eine zugehörige Schaltskizze an.

   Schaltskizze:
   Beachten:

   • Spannungsrichtige Schaltung (in der Aufgabenstellung: über die Diode),
   • Messung im kleinen Spannungsbereich, damit Schwellenwert der Spannung erkennbar wird.
   

   Erreichbare BE Anzahl: 5

2. Berechnen Sie jeweils den Widerstand R_D der Diode und zeichnen Sie das zugehörige R_D - U_D - Diagramm.

   

   Erreichbare BE Anzahl: 3

3. Führen Sie eine Fehlerbetrachtung durch (Beurteilen der Genauigkeit der Messwerte sowie der Ergebnisse)

   Erreichbare BE Anzahl: 1

4. (Diese Teilaufgabe ist nicht experimentell zu bearbeiten.)

   
   Ein ohmsches Bauelement mit dem Widerstand R = 1,0 kW wird parallel zur von Ihnen in Aufgabe 1 verwendeten Diode geschaltet. An zwei Stellen im Stromkreis wird die Stromstärke gemessen (siehe Abb.). Beide Messgeräte zeigen annähernd gleiche Messwerte.
   Entscheiden Sie:

   • ob die Diode in Durchlass- oder in Sperrrichtung geschaltet wurde,
   • ob die anliegende Spannung 0,2 V oder 0,8 V beträgt.
   Begründen Sie jeweils.

   Bei annähernd gleichen Messwerten der beiden Messgeräte muss R_D << R sein, Diode ist damit in Durchlassrichtung gepolt. Die Diode hat die Schwellenspannung überschritten, also beträgt die anliegende Spannung mindestens 0,5 V, hier also 0,8 V

   Erreichbare BE Anzahl: 4

5. Erläutern Sie die Sperrwirkung einer Halbleiterdiode.

   Kombination eines p- und eines n-dotierten Gebietes, zwischen beiden entsteht eine schmale, ladungsträgerarme Grenzschicht, Sperrwirkung tritt ein, wenn am n-Gebiet „+“-Pol und am p-Gebiet „-“-Pol anliegt, Elektronen aus dem n-Gebiet werden „abgesaugt“, Defektelektronen werden mit Elektronen besetzt, Grenzschicht verbreitert sich damit und verhindert einen größeren Stromfluss als den der Rekombination

   Erreichbare BE Anzahl: 2