Die Schwellenspannung , auch Fluss-, Schleusen-, Durchlass-, Vorwärts- oder Kniespannung sowie selten Knickspannung genannt, ist in der Elektronik der Spannungsabfall einer in Durchlassrichtung betriebenen Diode. Bei Multimetern mit eingebautem Diodentester wird dazu üblicherweise ein Strom von 1 mA als Messstrom verwendet. die Basis-Emitter-Spannung eines Bipolartransistors bzw. die Gate-Source-Spannung eines Feldeffekttransistors, bei der im Verhältnis zum maximalen Kollektor- bzw. Drain-Strom ein nennenswerter Strom fließt.
Mögliche Bezugswerte für die Schwellenspannung sind: Die Elektrische Spannung, die in der Strom-Spannungs-Kennlinien-Diagramm einer Diode abgelesen werden kann, wenn im Arbeitspunkt A eine Gerade tangential an der Kennlinie bis zur x-Achse angenommen wird. Bei Feldeffekttransistoren ist die Schwellenspannung die sogenannte .
Beschreibung mini|Strom-Spannungs-Kennlinie einer Siliziumdiode und eine stückweise lineare Näherung mit einer Schwellenspannung UF von ca. 0,7 V Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Sperrschicht hat keinen Kennlinienknick und auch keine natürliche Schwellspannung. Vielmehr ist die Kennlinie eine Exponentialfunktion (s. u.), und der differentielle Innenwiderstand wird zum Koordinatenursprung hin immer höher, d. h. die Kennlinie stetig flacher. Lediglich durch stückweise lineare Näherung entsteht die Schwellspannung als eine fiktive Größe.
Die solcherart bestimmten Schwellenspannungen von Germanium-Signal-Dioden und von Schottky-Dioden beginnen typisch bei 0,3 V, die von Silizium-Dioden bei typisch 0,6–0,7 V (vgl. Diffusionsspannung). Zum Beispiel wird ein Brückengleichrichter aus Siliziumdioden an einer Versorgungsspannung von 5 V unter Belastung nur eine Ausgangsgleichspannung von ca. 3,6 V zur Verfügung stellen, weil stets zwei Dioden durchflossen werden.
Die Shockley-Gleichung beschreibt die Stromstärke durch die Diode im Durchlassbereich in Abhängigkeit von der Durchlassspannung ; sie ist der Spezialfall einer Arrhenius-Gleichung:
mit Sättigungssperrstrom, kurz Sperrstrom, welcher stark temperaturabhängig ist und im Bereich von liegt Emissionskoeffizient Temperaturspannung Boltzmann-Konstante absolute Temperatur Elementarladung .
Abweichende Bedeutung Abweichend wird der Begriff Durchlassspannung in der Elektrotechnik üblicherweise für den Spannungsabfall an einer Diode oder ähnlichem Bauteil unter Betriebsbedingung verwendet. Ist beispielsweise ein Gleichrichter für ein Ampere zugelassen, so gibt der Hersteller die Spannung für diesen Strom und vorgegebene Umgebungstemperatur an.
Literatur
Kategorie:Elektrische Spannung