1N4004 — Gleichrichterdiode

Steckbrief aus der Bauteile-Bibliothek. Theorie dazu: pn-Übergang.

Die 1N400x-Reihe ist die Arbeitsbiene der Gleichrichtung: Silizium, ein Ampere, Gehäuse DO-41, seit den Sechzigern praktisch unverändert. Die 1N4004 ist die 400-Volt-Variante — und meistens die vernünftige Wahl, weil der Preisunterschied zur 50-V-Version 1N4001 gegen null geht.

Steckbrief

Funktion	Silizium-Gleichrichterdiode
Gehäuse	DO-41, bedrahtet
Sperrspannung \(U_{RRM}\)	400 V
Dauerstrom \(I_{F(AV)}\)	1 A
Stoßstrom \(I_{FSM}\)	30 A (10 ms, einmalig)
Flussspannung \(U_F\)	1,0 V bei 1 A (Datenblatt-Maximum)
Sperrstrom \(I_R\)	≤ 5 µA bei 25 °C (Datenblatt-Maximum)
Sperrverzögerung \(t_{rr}\)	~2 µs — nicht für Schaltregler geeignet

Die Kathode ist der Ring auf dem Gehäuse. Angaben ohne Gewähr — verbindlich ist das Datenblatt.

Selbst gemessen

Datenblätter geben Grenzwerte an, keine Kurven. Die folgenden Werte stammen aus einer eigenen Messung mit einer Source-Measure-Unit — das ist der Unterschied zwischen „höchstens 1 V" und dem, was das Bauteil wirklich tut.

Strom	gemessene Flussspannung
1 mA	0,590 V
10 mA	0,710 V
50 mA	0,815 V

Die berühmten „0,7 Volt" sind also ein einzelner Punkt auf einer Kurve, die sich über zwei Dekaden Strom um mehr als 200 mV verschiebt. Wer eine Schaltung mit einer festen Flussspannung rechnet, sollte wissen, bei welchem Strom sie gilt.

Idealitätsfaktor. Fittet man den exponentiellen Bereich zwischen 1 µA und 1 mA, ergibt sich eine Steigung von rund 41 mV pro e-Fachem — das entspricht einem Idealitätsfaktor von n ≈ 1,6. Der Lehrbuchwert wäre 1. Die Abweichung kommt von der Rekombination in der Raumladungszone, die bei kleinen Strömen mitspielt und in der idealen Shockley-Gleichung nicht enthalten ist.

Sperrstrom. Bei −10 V fließen rund 9 nA — also etwa das Fünfhundertstel des Datenblatt-Grenzwerts von 5 µA. Zwei Messungen mit unterschiedlichem Messbereich weichen dabei um etwa 15 nA voneinander ab und sogar im Vorzeichen; unterhalb von rund 50 nA ist das die Auflösungsgrenze des Messgeräts, nicht mehr das Bauteil.

Praxisfallen

• Nicht für Schaltnetzteile. Die Sperrverzögerung von etwa 2 µs bedeutet: Bei jeder Kommutierung leitet die Diode noch kurz rückwärts. Bei 50 Hz egal, bei 100 kHz ein Kurzschluss pro Zyklus. Dafür gibt es Schottky-Dioden wie die SB560 oder schnelle Typen der Reihe UF400x.
• Verlustleistung nicht unterschätzen. Bei 1 A und rund 1 V fällt ein Watt an — im DO-41-Gehäuse ohne Kühlung wird das spürbar heiß.
• Als Freilaufdiode ideal. Über einer Relaisspule oder einem Motor fängt sie die Induktionsspitze ab. Hier ist die Trägheit sogar unkritisch, weil nur einmal je Schaltvorgang umgeladen wird.
• Sperrspannung mit Reserve wählen. Am 230-V-Netz beträgt der Scheitelwert 325 V — die 400-V-Type hat dort wenig Luft. Für Netzanwendungen lieber 1N4007 mit 1000 V.

Bezugsquellen

• Datenblatt: Vishay 1N4001–1N4007
• Kaufen: Reichelt · Mouser
• Messdaten: die Rohdaten dieser Messung liegen öffentlich im Repository diode-iv-measurements

Weiterführendes

• Diodenkennlinie selbst messen — Messaufbau und Auswertung
• Der pn-Übergang — was im Inneren passiert
• SB560 — der Schottky-Gegenspieler im direkten Vergleich
• Bauteile-Bibliothek — alle Steckbriefe

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