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  • "kaimex" started this thread

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1

Wednesday, May 15th 2019, 1:45am

Ge-, Schottky-, Si-Dioden-Kennlinien im Vergleich

Es gibt zwar eine schöne Darstellung unterschiedlicher Dioden-Kennlinien bei
http://www.suessbrich.info/elek/dioden/DiodenKennlinien.html
,die Darstellung dort ist jedoch auf den Bereich unter 1 mA fokussiert, weil nach Ersatz für eine HF-Detektor-Diode gesucht wurde.
Ich habe ähnliche Messungen durchgeführt bis zu mittleren Strömen von 15 mA. Da ergeben sich noch etwas andere Relationen zwischen den verschiedenen Kleinsignal-Diodentypen.
Das erste Bild zeigt Diodenstrom über der Spannung in linearer Darstellung:


Das zweite Bild zeigt das Gleiche in halb-logarithmischer Darstellung, den Logarithmus des Stromes als Funktion der Spannung. Bei einer idealen Diode wäre die Kennline eine nach rechts ansteigende Gerade.


Die verschiedenen Dioden-Typen sind farblich gekennzeichnet:
Germanium-Dioden in Grün
Schottky-Dioden rot
Silizium-Dioden magenta (lila)
Zusätzlich gezeigt sind Basis-Emitter-Dioden von Germanium-Transistoren in Cyan
und die Basis-Emitter-Dioden von Silizium-Transistoren in Blau.
Man sieht, daß der Vorteil kleiner Flußspannung bei Germanium-Dioden nur bei recht kleinen Strömen vorhanden ist. Ab Strömen von einigen mA haben alte Germanium-Dioden eine höhere Spannung als Silizium-Dioden, die bei 15 mA teilweise 1,5 V übersteigt.
Deshalb werden zB die alten OA150 vom "Transistor-Tester", der bei etlichen mA mißt, garnicht als Dioden, sondern als 29 pF Kondensator "erkannt".
Die diesbezüglich günstigsten Eigenschaften unter allen getesteten Germanium-Dioden haben zwei AAZ18 Exemplare, die die 15 mA bei etwa 0,4 V erreichen.
Eine noch "bessere Figur" machen ganz links die Basis-Emitter-Dioden von AC151 und ähnlichen Transistoren. Ganz links liegt ein AC128. Nur bei Strömen unter 80 µA wird die Kennline noch von einer anderen "unterboten", die aber von fast ganz rechts kommt, 1.7 V bei 15 mA, eine der beiden getesteten OA150.
Die Eignung einer Diode für eine bestimmte Anwendung hängt also kritisch vom abzudeckenden Strombereich ab.
Schottky-Dioden liegen bei kleinen Strömen bis 0,5 ... 1 mA rechts von den Germanium-Dioden, bei höheren Strömen dagegen spannungsmäßig unter den Germanen. Mit der niedrigsten Spannung bei 15 mA tut sich hier eine BAT85 hervor. Sie hat auch die geradeste Kennline in der log-Darstellung, während sich die anderen Schottkys oberhalb 2...3 mA nach rechts krümmen. Die BAT41 und eine weitere sieht man kurz vor "Schneiden" der Silizium-Kennlinien nach oben "ausweichen". Das sind Dioden, denen der Hersteller sozusagen eine Silizium-Diode drumherum gelegt hat, zum Schutz (guard-ring) und damit die Flußspannungen nicht größer werden als bei Silizium-Dioden.
Das ist natürlich eine Maßnahme, von der man auch selbst Gebrauch machen kann durch Parallelschalten von Schottky- und oder Silizium- zu Germanium-Dioden, wenn man sowohl kleine Flußspannung bei niedrigen Strömen als auch bei höheren Strömen haben möchte. Bei HF-Anwendungen muß man aber die dabei entstehende Gesamt-Kapazität im Auge behalten. Da wäre auch die bereits gelobte BAT85 uU nicht die erste Wahl, denn sie hat schon deutlich mehr pF als die weiter rechts liegenden BAT46, SD101C & BAT41.
Die "linkste" Silizium-Diode ist hier mit "Sirobr" benamt, das ist "die Dunkle mit dem roten und braunen Ring", mehr weiß ich leider nicht über sie. Nach rechts reißt aus eine namenlose SioN (ohne Namen). So verhalten sich viele Dioden aus einem 100ter Bastler-Pack der 70er Jahre. In einer Tüte mit ähnlich vielen ungekennzeichneten Germanium-Dioden findet man Exemplare, die noch weiter rechts rumkrebsen, als die alten OAxyz bekannter deutscher Elektro-Konzerne des vorigen Jahrhunderts. Das "Nach-rechts-abbiegen" der Kennlinen von der idealen Geraden im log-Plot ist Folge des Spannungsabfalles am Serienwiderstand. Dioden, die auf kleine Kapazität "getrimmt" sind (kleine Fläche) haben naturgemäß größere Serienwiderstände.
Resüme: Wenn man es sich leisten kann, bekommt man die beste Germanium-Dioden-"Performance von den Basis-Emitter-Dioden (Basis-Collector ähnlich) von Germanium-Transistoren, sofern keine hohen Sperrspannungen benötigt werden.

MfG Kai

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2

Wednesday, May 15th 2019, 9:22am

Danke Kai

Du hast dir viel Arbeit gemacht.
So ausführlich gegenüber gestellt hab ich das noch in keinem Fachbuch gesehen.
Die Einzelparameter sind ja bekannt aber so genügt ein Blick.

Gruß Mani

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3

Wednesday, May 15th 2019, 9:59am

Mein Musical Fidelity Caruso hat auch anstatt dem normalen Gleichrichter vier "schnelle" Schottky Dioden verbaut. Hat sich damals zumindest für mich gut angehört. Bringt das nun was oder ist das nur Wasser auf die Mühlen der Highend Jünger?
VG Martin

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4

Wednesday, May 15th 2019, 11:35am

Hallo Martin,

mir ist nicht klar, wo die von dir angesprochenen Dioden sitzen. Falls es sich um die im Netzteil handelt, besteht kein Zusammenhang mit dem hier diskutierten Unterschieden. Gleichrichter-Dioden im Netzteil sollte man überhaupt nicht hören. Schottky-Dioden würde ich da nicht für nötig erachten.
Die aufgezeigten Unterschiede der Kleinsignal-Dioden betreffen mehr Anwendungen wie zB einfache NF-Gleichrichter für VU-Meter etc oder "Verzerrer" in Musik-Elektronik und andere nichtlineare Schaltungen.
Es besteht also kein Anlass zur Besorgnis, und mit Esoterik hat es auch nichts zu tun.
Ich wurde angeregt zu dem Vergleich durch die Suche von "Ostsee-Rentner" Eberhard nach ein paar OA90 für seinen Class A Technics Verstärker. Der benutzt solche Germanium-Dioden zur Kopplung in den Endstufen-Modulen Sanyo STK8050.
Wenn man Original-Dioden nicht mehr beschaffen kann, ist es nützlich zu wissen, worauf es ankommt, und welche Unterschiede es gibt.

MfG Kai

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5

Wednesday, May 15th 2019, 8:18pm

Hallo Kai,
ich weiss natürlich das du das HiFi Hobby nur auf streng wissenschaftlicher Basis ausübst. Nichtsdestotrotz handelt es sich bei den "schnellen" Schottky Dioden Story innerhalb des nach Klangperfektion strebenden elektrotechnisch völlig ungebildeten HiFi Proletariats aber ja schließlich um eines der am strengsten gehüteten Geheimnisse. Noch weit vor der Farbe der Lautsprecherkabel. :D

http://www.hifi-forum.de/viewthread-18-1409.html
Ich gebe zu als ich damals in der Verkaufsbeschreibung des Caruso was von Schottkydioden gelesen habe war ich zumindest mal auch nicht unbeeindruckt. Sollte ich ihn mal wieder verkaufen so werde ich das auch wieder vermerken das die Gleichrichtung über "schnelle" Schottkydioden läuft. Ich schätze mal 9 von 10 finden das genauso toll wie ich damals. So dachte ich tatsächlich dein Bericht könnte irgendwas damit zu tun haben. Elektrotechnisch erklären könnte ich den Effekt auch nicht. Aus verkäuferischer Sicht kann jedoch eindeutig gesagt werden das "Schottky" Dioden die Kasse klingeln lassen.

Und ja welches HiFigerät braucht kein Netzteil und Gleichrichtung? Außer den alten Dual Sync u. Async Motoren ist mir noch nichts über den Weg gelaufen was mit Netzspannung liefe.

VG Martin

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6

Wednesday, May 15th 2019, 9:27pm

Hallo Martin,

ich höre zwar gern/viel Musik, aber
das du das HiFi Hobby nur auf streng wissenschaftlicher Basis ausübst.

trifft doch nicht ganz zu. Mir kommt es mehr auf musikalische Inhalte als höchste Klangqualität an, deshalb ertrage ich auch manche Youtube-Musik-Filme trotz gruftiger Tonqualität, wenn ich am musikalischen Protagonisten interessiert bin und das Konzert nicht anders verfügbar ist. "Wissenschaftlich" ist auch zu hoch gegriffen, aber ich gestehe eine manchem übertrieben erscheinende Neigung zum "Analytischen".
Was Schottky-Dioden im Netzgleichrichter betrifft, bin ich für die Thematik kein Experte. Ich vermute 2 Vorteile: 1: In Hochstrom-Netzteilen werden Schottky-Dioden wohl weniger warm, weil sie schneller aus dem Fluß-Zyklus wieder in der Sperrbetrieb zurückkehren und sich nicht durch die Verlustleistung beim Sperrverzug wie groß-flächige Silizium-Dioden erhitzen. 2. Vielleicht entstehen dadurch auch weniger Abschaltspikes an den Trafo-Wicklungen, die an die Ohren des HiF(i)anatikers gelangen könnten. Andererseits ist es aber so, daß man dazu und um Brumm-Modulation in benachbarten AM-Radios zu vermeiden und um mögliche Demodulation von aus dem Netz hereinströmenden HF-Signalen zu verhindern den Dioden üblicherweise Kondensatoren von etlichen Nano-Farads (bis 100 nF) parallelschaltet. Damit bleibt von der schnellen Schalterei wohl nur noch ein frommer Glaube.
Aber seis drum, wie ein bekannter Politiker mal sagte "man hat sich bemüht".

MfG Kai

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