Halbleiterdiode als Gleichrichter und Steuerelement

Das Material betrachtet die Funktionsweise der Halbleiterdiode als Gleichrichter und Steuerelement. Zur Bearbeitung werden Arbeitsblätter und Videos angeboten. Die Aufgaben eignen sich für den Unterricht im Fach Technik der neunten und zehnten Klassen an Haupt-, Real- und Oberschulen.

Die Hinweise richten sich an begleitende Erwachsene.
Die Webinhalte sind inhaltlich überprüft. Bitte die Links im Text beachten.

 

1. Phase/Einstieg und allgemeine Info
Lese dir den Informationstext zu Halbleiterdioden durch und siehe dir zur Wiederholung der „Spannungsarten“ den YouTupe Film "Gleichstrom und Wechselstrom, AC vs DC, Wassermodell | Elektrotechnik Grundlagen #10" an. 
Du kannst dir die Simulationssoftware LTSpice kostenlos im Internet herunterladen und damit experimentieren. Es erfordert jedoch Einarbeitungszeit.

Hinweis: Den Text genau zu lesen und ggf. eine eigene Zusammenfassung (in Stichworten) anfertigen. Die Motivation zur Thematik „Diode“ ist darin begründet, dass dieses Bauteil in vielen Bereichen der Technik verwendet wird. Es liefert die Grundlage zur Elektronik für technische Berufe.

2. Phase/Bauteil kennenlernen
Um das Bauteil DIODE besser zu verstehen, sieh dir den YouTupe Film "Diode - Wie funktioniert die?" an.

Hinweis: An dieser Stelle sollte Ihr Kind sich Notizen machen, um die Zuordnung der Anschlüsse besser nachvollziehen zu können. Grundlage ist bei den Erklärungen die technische Stromrichtung von Plus nach Minus.

3. Phase Anwendung als Steuerelement und als Gleichrichter
Eine Diode kann für mehrere Aufgaben eingesetzt werden. Hier im Video "Diode im Stromkreis" wird die Funktion im einfachen Gleichstromkreis erklärt.

Für das Lösen der Aufgaben hilft dir sicher dieser Film: Einweggleichrichter-Schaltung - PSpice

Hinweis: Beide Filme zusammen erklären die Anwendungsgebiete einer Diode und helfen beim Lösen der Aufgaben 1 bis 4. Hier ist es sinnvoll, die Liniendiagramme zu
skizzieren. Sicherlich kann das Physikbuch eine Hilfe sein.

4. Phase/Anwendungsaufgabe
Hier ist das gelernte Wissen gefragt. Du musst dein erarbeitetes Wissen über die Diode, bei welcher Halbschwingung leitet sie/wann leitet sie nicht, in eine Aufgabenstellung einbringen und die vorgegebene Zeichnung durch vier Dioden ergänzen.

Hinweis: Zum, Lösen der Aufgaben muss die Wechselspannung jeweils pro Halbschwingung betrachtet werden. Einmal nur die positive Schwingung und zum anderen nur die negative Halbschwingung.
Achtung: Beim Nachbau darauf achten, dass ein Transformator (zum Beispiel von einer Modelleisenbahn, Autorennbahn oder ähnliches) benutzt wird. Nicht mit Spannung aus der Steckdose experimentieren!! Das genannte Material ist handelsüblich und kann bei jedem Elektronikhändler gekauft
werden.

5. Phase
Kenngrößen einer Diode werden oft in Liniendiagrammen dargestellt. Hier kannst du aus den Messergebnissen ein Liniendiagramm darstellen. Du musst dir einen passenden Maßstab überlegen. Sicherlich eine gute Übung, die auch in anderen Fächern Anwendung finden kann. Der Kennlinien-Verlauf zeigt eine besondere Eigenschaft der Halbleiterdiode.
Beantworte mit Hilfe der Kennlinie und den Filmen die Aufgaben zur Kennlinie.

Hinweis: Unterstützen Sie Ihr Kind beim Auswählen des Maßstabs. Sauberes Zeichnen ist wichtig. Auch im späteren Berufsleben (Bank, Medizinischer Bereich, Technik usw.) ist Genauigkeit und sauberes Zeichnen grundlegend wichtig.

Bereitgestellt von: Fachmoderation Technik Sek. I, Thomas Probst, Niedersächsische Landesschulbehörde, 04.2020

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