Stromregeldiode

Was ist eine Stromregeldiode?

Eine Stromregeldiode ist ein elektronisches Bauteil, das einen konstanten Stromfluss ermöglicht, wenn die Spannung innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Sie wird manchmal als CRD bezeichnet, abgeleitet von den Initialen ihres englischen Namens ‚Current Regulative Diode‘. Viele elektronische Geräte, wie z. B. LEDs, benötigen während des Betriebs einen konstanten Strom. CRDs werden in solchen elektronischen Geräten verwendet.

Stromregeldioden werden im Allgemeinen für relativ kleine Ströme verwendet, z. B. 1 mA bis 15 mA, aber es gibt auch Stromregeldioden, die große Ströme übertragen können, z. B. 500 mA. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass es während des Betriebs nicht zu einer Wärmeentwicklung und damit zu einer Beschädigung der Bauteile kommt.

Anwendungen von Stromregeldioden

Dioden sind grundlegende elektronische Bauteile, die in verschiedenen elektronischen Geräten verwendet werden. Einige elektronische Geräte benötigen einen konstanten Strom, der während des Betriebs weiterfließt. LEDs beispielsweise variieren ihre Leuchtkraft in Abhängigkeit von der Stromstärke, die durch sie fließt, so dass die Stromstärke, die durch den Stromkreis fließt, konstant gehalten werden muss, um die Lichtemission zu stabilisieren. Stromregeldioden werden in solchen stromgesteuerten elektronischen Bauteilen und Geräten verwendet. Stromregeldioden werden auch in Batterielade- und -entladeschaltungen sowie in Fehlerstromschutzschaltern eingesetzt.

Funktionsweise von Stromregeldioden

Die Stromkennlinie einer Konstantstromdiode ist im obigen Diagramm dargestellt: Von 0 bis zu einer bestimmten Spannung steigt auch der Strom einer Konstantstromdiode mit zunehmender Spannung. Sobald die Spannung jedoch einen bestimmten Bereich erreicht, wird der Stromwert konstant. Der Stromwert an diesem Punkt wird als ‚Pinch-Off-Strom‘ bezeichnet und ist einer der Werte, die die Eigenschaften von Stromregeldioden kennzeichnen.

Die Spannung, bei der ein Stromwert von 80 % des Pinch-Off-Stroms gegeben ist, wird als Schulterspannung bezeichnet und es muss eine höhere Spannung als die Schulterspannung angelegt werden, um einen konstanten Strom zu erhalten. Beachten Sie, dass, wie im obigen Diagramm dargestellt, auch eine Stromregeldode bei Anlegen einer größeren Spannung nicht konstant stromführend ist und der Strom mit steigender Spannung wieder zunimmt.

Wird eine Spannung angelegt, die den Konstantstrombereich überschreitet, wird die Diode beschädigt.

Arten von Stromregeldioden

Stromregeldioden können mit Spannungen von 1 V bis zu 100 V betrieben werden. Es gibt eine Vielzahl von Schwachstromdioden, darunter solche mit unterschiedlichen Pinch-off-Stromstärken und solche mit geringeren Schwankungen des Pinch-off-Stromwerts. Im Allgemeinen sind Konstantstromwerte von 1 mA bis 15 mA erhältlich. Andererseits werden auch Konstantstromdioden für hohe Ströme verkauft, die Konstantströme von 350 mA und 500 mA liefern können.

Beachten Sie, dass bei der Verwendung von Stromregeldioden darauf geachtet werden muss, dass während der Ansteuerung keine Wärme entsteht. Die Wärmeentwicklung hängt von der Größe des Produkts aus Spannung und Strom ab, was in einigen Fällen zu Schäden an der Stromregeldioden führen kann. Wenn mehrere Stromregeldioden mit unterschiedlichen Abschaltstromwerten angeschlossen werden, ist bei ihrer Verwendung besondere Vorsicht geboten, da sie möglicherweise nicht wie erwartet funktionieren oder das Gerät beschädigt werden kann, wenn die Schaltung nicht entsprechend konfiguriert ist.

Zusatzinformation: Arten von Dioden

Es gibt viele Arten von Dioden. Dieser Abschnitt gibt einen Überblick über typische Dioden, die keine Stromregeldioden sind:

• Gleichrichterdioden
  Normalerweise verfügt jeder Haushalt über eine eigene Wechselstromversorgung, die für die Stromversorgung elektrischer und elektronischer Geräte verwendet wird. Mit Ausnahme von Glühlampen, Haartrocknern und anderen Geräten, die direkt mit Wechselstrom betrieben werden, sind dies die Dioden, die zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom verwendet werden. Gleichrichterdioden werden oft bei relativ hohen Spannungen eingesetzt, so dass die Durchlassspannung VF groß ist und einige von ihnen große Ströme verkraften können, aber die Dioden für hohe Ströme sind entsprechend groß und erfordern eine Wärmeabfuhr. Gleichrichterdioden werden häufig in Modulen für Vollwellen- und Brückengleichrichtung verwendet und sind auch als Vollwellen- und Brückenmodule erhältlich.
• Schaltdioden
  Es handelt sich um kleine Dioden, die vor allem in Schaltkreisen verwendet werden. Sie sind in Glas eingeschlossen und sehen verbleit aus. Da es sich um Schaltvorgänge handelt, ist die Rückerholungszeit kürzer als bei Gleichrichterdioden.
• Dioden mit konstanter Spannung
  Dioden werden normalerweise bei angelegter Vorwärtsspannung verwendet, während Stromregeldioden bei angelegter Rückwärtsspannung eingesetzt werden. Wenn eine Sperrspannung an eine Konstantspannungsdiode angelegt wird, beginnt der Strom bei einer bestimmten Spannung schnell zu fließen. Diese Spannung wird bei der Zenerspannung (Durchbruchsspannung) stabil und wird z. B. als Referenzspannung verwendet.
• Lichtemittierende Diode (LED)
  Jeder kennt die Leuchtdiode; Sie werden sich noch gut daran erinnern, dass 2014 ein Japaner den Nobelpreis für Physik für die Erfindung der blauen Leuchtdiode erhalten hat. Diese hat es ermöglicht, die drei Grundfarben des Lichts mit den bestehenden roten und grünen LEDs zu kombinieren, so dass farbige und weiße LEDs entstanden sind und die Einsatzmöglichkeiten von LEDs drastisch erweitert wurden. Dies ist eine neuere Entwicklung auf dem Gebiet der LEDs, aber die LEDs selbst sind schon seit einiger Zeit im praktischen Einsatz und werden regelmäßig in einer Vielzahl von Geräten als Stromversorgungsanzeigen, Betriebszustandsanzeigen usw. verwendet. Anzeigen für Stromversorgung EIN und balkenförmige LEDs für Signalpegel müssen nicht übermäßig hell sein, sondern nur visuell erkennbar, so dass ein Strom von 10 mA für den praktischen Einsatz ausreicht. Diese Art der Verwendung war mit kleinen Glühbirnen nicht möglich.

Andere Dioden sind Laser- und Fotodioden.