Arbeitsblatt Dioden und Transistoren mit Lösungen

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1.Leicht
+−Vs​10 VR1​ = 1 kΩR2​ = 1 kΩID​ = ?

Eine Gleichspannungsquelle mit 10 V ist über den Widerstand R₁ = 1 kΩ mit einem Knoten X verbunden. Vom Knoten X zum Minuspol der Quelle gibt es zwei parallele Pfade: den Widerstand R₂ = 1 kΩ und eine Siliziumdiode mit der Anode an X. Verwende das Modell mit konstantem Spannungsabfall von 0,7 V. Bestimme den Diodenstrom ID in mA.

Vs = 10 VR1 = 1 kΩR2 = 1 kΩVD = 0,7 V
ID = mA
2.Leicht
+−9 V680 Ω3,3 VIR​ = ?

Eine 3,3-V-Z-Diode wird aus 9 V über einen Widerstand von 680 Ω gespeist, ohne angeschlossene Last. Bestimme den Strom IR im Widerstand.

Vin = 9 VVZ = 3,3 VR = 680 Ω
IR = mA
3.Mittel
+−24 VR = ?3 × 2,2 V15 mA

3 LEDs (grün; Durchlassspannung je 2,2 V) liegen in Reihe mit einem Widerstand an einer Versorgung von 24 V. Bestimme den Widerstand R, der den Strom auf 15 mA einstellt.

Vs = 24 VVF = 2,2 Vn = 3I = 15 mA
R = Ω
4.Mittel
+−12 VR = ?2 × 2,1 V20 mA

2 LEDs (gelb; Durchlassspannung je 2,1 V) liegen in Reihe mit einem Widerstand an einer Versorgung von 12 V. Bestimme den Widerstand R, der den Strom auf 20 mA einstellt.

Vs = 12 VVF = 2,1 Vn = 2I = 20 mA
R = Ω
5.Schwer
RC​ = 150 Ωβ = 200VCC​ = 5 V5 VRB​ = ?

Ein NPN-Transistor mit β = 200 schaltet einen Lastwiderstand von 150 Ω, der zwischen VCC = 5 V und seinem Kollektor liegt. Der Emitter liegt auf Masse. Die Basis wird von einem Logikausgang mit 5 V über einen Basiswiderstand RB angesteuert. Nimm VBE = 0,7 V und VCE(sat) = 0,2 V an. Lege für sicheres Schalten einen Basisstrom aus, der 5-mal so groß ist wie das für die Sättigung nötige Minimum. Bestimme RB in kΩ.

VCC = 5 VRC = 150 Ωβ = 200Vin = 5 VVBE = 0,7 VVCE(sat) = 0,2 VÜbersteuerungsfaktor = 5
RB = kΩ
6.Schwer
+−≥ 12 VR = ?3,3 V≤ 30 mA

Ein 3,3-V-Z-Dioden-Regler muss einer Last bis zu 30 mA liefern. Die Eingangsspannung kann auf 12 V fallen, und die Z-Diode braucht mindestens 1 mA, um zu regeln. Bestimme den größten Vorwiderstand Rmax, bei dem sie noch regelt.

Vin,min = 12 VVZ = 3,3 VIL,max = 30 mAIZ,min = 1 mA
Rmax = Ω

Lösungsschlüssel

  1. 1. ID = 8,6 mA
  2. 2. IR = 8,382 mA
  3. 3. R = 1160 Ω
  4. 4. R = 390 Ω
  5. 5. RB = 5,375 kΩ
  6. 6. Rmax = 280,6 Ω

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