Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen
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Anhang 3: Experimente Z 3.2<br />
Experiment 3.1: Halbleiter-Dioden<br />
Material:<br />
• Spannungsquelle mit variabler Spannung zwischen 0 und 10 V, Ampère- und Voltmeter<br />
• 3.1.1: Si-Diode ca. 1 A, Glühlämpchen ca. 6V/3W; 3.1.2: Leuchtdiode, Widerstand 100 Ω<br />
Anleitung:<br />
Im ersten Versuch geht es darum, Durchlass- und Sperrichtung bei einer Si-Diode nachzuweisen.<br />
Im zweiten Versuch nehmen Sie eine Leuchtdiode genauer unter die Lupe. Das folgende Schema<br />
zeigt den grundsätzlichen Versuchsaufbau mit der Diode, dem Seriewiderstand, der den <strong>Strom</strong><br />
begrenzt, und den Messgeräten. Beachten Sie das Diodensymbol: Pfeil in Durchlassrichtung!<br />
+<br />
0...10V<br />
-<br />
R<br />
A<br />
I<br />
V<br />
U<br />
p-Seite<br />
Diode<br />
n-Seite<br />
Schaltung zur Überprüfung der Dioden. Beachten Sie die durch eine dicke<br />
Linie gekennzeichnete n-Seite der Diode.<br />
Experiment 3.1.1: Bauen Sie die Si-Diode, die in schwarzem Plastik verpackt ist, ein. Anstelle<br />
von R nehmen Sie das Glühlämpchen. Wählen Sie den 10 V- und 1 A-Messbereich. Drehen Sie<br />
die Spannung am Netzgerät langsam auf.<br />
Wenn Sie die Sperrichtung haben, fliesst auch bei 10 V kein <strong>Strom</strong>. Stellen Sie die Spannung ab,<br />
drehen Sie die Diode um, und beobachten Sie das, was beim ersten Anlauf nicht geschah.<br />
Wenn Sie die Durchlassrichtung erwischt haben, beginnt das Lämpchen zu leuchten. Steigern<br />
Sie die Spannung so, dass etwa 0.5 A fliessen. Beachten Sie, dass die Diode warm wird, weil bei<br />
jeder Rekombination Energie abgegeben wird. Dies wird auch deutlich <strong>aus</strong> der Spannung von<br />
rund 0.7 V über der Diode. Beobachten Sie die Diode anschliessend in Sperrichtung.<br />
Experiment 3.1.2: Bauen Sie die farbige Leuchtdiode und den 100 Ω-Widerstand ein. Drehen<br />
Sie die Spannung am Netzgerät langsam auf.<br />
Wenn Sie die Sperrichtung erwischt haben, so leuchtet die Diode auch bei 5 V nicht. Lassen Sie<br />
die 5 V und gehen Sie beim A-Meter langsam auf empfindlichere Bereiche, bis Sie den Leckstrom<br />
messen können. Gehen sie dann wieder auf den 1 A-Bereich. Stellen Sie ab, drehen Sie die<br />
Diode um, und beobachten Sie das, was beim ersten Anlauf nicht geschah.<br />
Wenn Sie die Durchlassrichtung erwischt haben, so beginnt die Diode genau dann schwach zu<br />
leuchten, wenn ein <strong>Strom</strong> fliesst. Hier ist die Rekombination direkt sichtbar! Weisen Sie mit drei<br />
Messungen nach, dass das Gesetz von Ohm nicht gilt. Beobachten Sie auch in Sperrichtung.<br />
ETH-Leitprogramm Physik<br />
<strong>Strom</strong> <strong>aus</strong> <strong>Licht</strong>
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