Warum läuft der Kurzschlussstrom nicht in die andere Richtung?
Ich raff es nicht. Es fließt ein sehr kleiner Strom aus der Fotodiode, der Verstärker wird als ideal angenommen. Warum fließt ik nicht in die andere Richtung?
4 Antworten
Warum fließt ik nicht in die andere Richtung?
Gegenfrage: Warum sollte er?
Was genau bewirkt den Strom?
Versuch die Schaltung von Grund auf zu verstehen. Was in Deiner Frage fehlt, ist die Begründung für die Annahme, der Strom sollte in die andere Richtung fließen.
Ich vermute Du hast einfach das Diodensymbol gesehen und gedacht, der Strom müsse in die gleiche Richtung fließen?!
Grundsätzlich kannst Du bei Aufgaben, bei denen es um Strom- und Spannungsverteilung in einem Netzwerk bzw. einer Schaltung geht, die Stromrichtungen immer (zunächst) frei wählen - Du bist ja am Anfang der Berechnung und kannst immer ja noch nicht die Vorzeichen und Richtungen alle kennnen.
Erst im Laufe der Rechnung ergibt sich dann, ob der jeweilige Strom "richtig" (pos. Vorzeichen) oder eben "falsch" (negatives Ergebnis) angesetzt worden ist.
Also - störe Dich nicht an der Richtung von Ik. Sollte die Richtung anders sein, wird sich das durch Deine Berechnung schon zeigen.
Konkret: Fließt der Eingangsstrom Id durch die Diode nach oben, gilt im Knoten dann Id+Ik=0, also: Ik=-Id.
Die Photodiode wird quasi im Sperrbetrieb betrieben. D.h. im Bereich des PN-Übergangs gibt es eine Verarmungszone ohne verfügbare Ladungsträger.
Treffen nun Photonen auf die Photodiode, dann entstehen Elektron-Loch-Paare, die dann wieder von außen ersetzt werden. Dieser Strom ist dann entgegen der Flussrichtung, in der der Strom dieser Diode bei Anlegen einer Spannung fließen würde. (also entgegen dem Richtungspfeil auf der Diode).
Die Fotodiode wird in der Schaltung als 'Solarzelle' betrieben. Der Photo-Strom fließt von der Anode nach Masse. Deshalb muss ein gleichhoher Strom in die Katode hineinfließen. Wenn der Strom Ik null wäre müsste der aus dem Eingang der OPV kommen. Dieser wird dann auf eine Spannung unter null gezogen. Da das der invertierende Eingang ist, geht der Ausgang auf eine Spannung über null, was dann den Strom Ik erzeugt. Am ende stellt sich eine Gleichgewicht ein, bei den der Strom durch Rf genau so groß ist wie der durch die Photodiode. Dann , und nur genau dann ist die Spannung am pin 2 des OPV null Volt.
Das Prinzip nennt sich Gegenkopplung.