\nAls Beispiel betrachten wir eine 1N5400. Diese Diode ist f\u00fcr\u00a0 3 Ampere Vorw\u00e4rtsstrom ausgelegt.
\nDiesen Strom kann die Diode f\u00fchren bei bis zu 75\u00b0C Umgebungstemperatur: Die Vorw\u00e4rtsspannung betr\u00e4gt bei 3 Ampere 1,2 Volt. Die Leistung, die damit an der Diode verloren geht, betr\u00e4gt also bei Nennstrom 3,6 Watt. Der thermische Widerstand R\u03b8ja<\/sub> betr\u00e4gt 20K\/W. Das bedeutet, dass die Diode sich bei Nennstrom um 72\u00b0C<\/strong> erw\u00e4rmt. Die maximale Sperrschichttemperatur darf 150\u00b0C betragen.<\/p>\n
Als Alternative zu Dioden bieten sich MOSFET-Transistoren an. MOSFET haben einen geringen Durchlasswiderstand (RDS-on<\/sub>). F\u00fcr Verpolschutz-Schaltungen sind P-MOSFET gut geeignet, da sie in die positive Versorgungsleitung eingef\u00fcgt werden k\u00f6nnen. Die oben gezeigte Schaltung ist nat\u00fcrlich deutlich aufw\u00e4ndiger als eine simple Diode. MOSFET sind aber in deutlich h\u00f6heren Leistungsklassen als Dioden zu finden, 2 stellige Ampere-Zahlen sind leicht zu bekommen. Die Kosten f\u00fcr einen MOSFET sind nat\u00fcrlich h\u00f6her. Die 1N5400 ist schon f\u00fcr 0,05 EUR zu bekommen. Der MOSFET RSS060P05 kostet dagegen fast 1 EUR, ist also um den Faktor 20 teuerer. Der Preisunterschied h\u00e4ngt nat\u00fcrlich vom gew\u00e4hlten Transistor ab, aber die Tendenz ist klar.<\/p>\n Trotzdem kann der Einsatz eines MOSFET einer Diode vorzuziehen sein. Dioden werden gern verwendet, um einen Verpolschutz zu realisieren. In Schaltungen mit hohen Eingangsstr\u00f6men kann die Vorw\u00e4rtsspannung einer Diode dazu f\u00fchren, dass \u00fcberm\u00e4\u00dfig viel Leistung im Verpolschutz verloren geht. Dioden haben eine nicht zu vernachl\u00e4ssigende Vorw\u00e4rtsspannung. Siliziumdioden liegen bei typ. 0,6..0,7 Volt. Bei hohen Str\u00f6men kann die Spannung aber auch durchaus auf Werte \u00fcber 1 … \u7ee7\u7eed\u9605\u8bfbMOS-FET als Verpolschutz<\/span>
\nUm den gleichen Strom wie die Diode im obigen Beispiel f\u00fchren zu k\u00f6nnen, nehmen wir einen P-MOSFET RSS060P05. Dieser kann bis zu 6 Ampere leiten und sperrt bis zu 45 V. Sein Durchlasswiderstand liegt bei maximal 53 m\u03a9. Bei 3 A wird also eine Leistung von (3A)2<\/sup> \u00d7 0,053 \u03a9 = 0,477 W umgesetzt. Der Spannungsabfall betr\u00e4gt nur 3A \u00d7\u00a00,053 \u03a9 = 0,159 V. Die Erw\u00e4rmung des MOSFET mit einem R\u03b8ja<\/sub> von 62,5 K\/W betr\u00e4gt dann 29.8 \u00b0C.
\nDas bedeutet, in der Schaltung w\u00fcrden beim Ersatz der Diode durch den MOSFET \u00fcber 3 Watt weniger Leistung in W\u00e4rme umgesetzt. Der MOSFET w\u00fcrde sich trotz des 3 fach h\u00f6heren W\u00e4rmewiderstands nur um rund 30\u00b0C erw\u00e4rmen, die Diode dagegen um \u00fcber 70\u00b0C.<\/p>\n![\"Verpolschutz](\"https:\/\/i0.wp.com\/transistorgrab.de\/figures\/mosfet-verpolschutz.png\" "\\"mosfet-verpolschutz\\"")
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\nDa die Gate-Source-Strecke sehr empfindlich auf hohe Spannungen reagiert, ist in der Schaltung eine Schutz(-Z-)diode f\u00fcr das Gate vorgesehen. Weiterhin f\u00e4llt auf, dass der MOSFET “verkehrt herum” eingebaut ist. Das ist auch wichtig, denn sonst w\u00fcrde der MOSFET gar nicht als Verpolschutz verwendet werden k\u00f6nnen. Man sieht im Bild die (parasit\u00e4re) Body-Diode, die hier in Durchlassrichtung geschaltet ist. Das bedeutet, dass auch bei nicht angesteuertem MOSFET und richtiger Polarit\u00e4t der Spannungsquelle ein Strom zur nachfolgenden Schaltung (R_Last) flie\u00dft. Durch diesen “Trick” flie\u00dft auch bei kleineren Spannungen schon ein Strom. Man sollte dabei jedoch beachten, dass die Body-Diode nur einen kleinen Strom im Vergleich zum Strom des MOSFET f\u00fchren kann.
\nEin MOSFET braucht eine Source-Gate-Spannung von gr\u00f6\u00dfer 3 Volt um durchzuschalten. Das Gate muss also ein mindestens 3 Volt kleineres Potential als die Source haben. Die Schaltung ist also nur f\u00fcr Spannungen gr\u00f6\u00dfer 3 Volt geeignet.
\nSobald eine gen\u00fcgend hohe Spannung zwischen Source und Gate anliegt, wird der MOSFET automatisch leitend und entlastet die Diode. Man k\u00f6nnte also auch au\u00dfen noch eine Diode parallel schalten, um bei kleinen Spannungen auf der sicheren Seite zu sein.
\nIm Verpolfall ist zum einen die Body-Diode in Sperrichtung geschaltet, zum anderen wird auch der MOSFET nicht aufgesteuert, da sein Gate positiver als seine Source ist.<\/p>\n
\nBei Anwendungen, die mit Batterien funktionieren, kann die eingesparte Leistung dazu f\u00fchren, dass eine g\u00fcnstigere Batterie verwendet werden kann. Bei Anwendungen, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, kann es sogar dazu kommen, dass sich mit einer Diode die Schaltung gar nicht realisieren l\u00e4sst.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"