Inhaltsverzeichnis

Inhalt
Inhaltsverzeichnis
1
Elektrische Widerstände
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
1.1.6
1.1.7
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
1.3
1.4
1.4.1
1.4.2
1.4.3
Elektrisches Verhalten.................................................................. 6
Lineare/Nichtlineare Widerstände................................................. 6
Temperatureinfluss....................................................................... 7
Lastminderungskurve (derating-curve)....................................... 10
Nennbelastbarkeit von axialen Widerständen............................ 11
Alterung...................................................................................... 12
Frequenzverhalten...................................................................... 13
Normreihen und Kennzeichnung................................................ 14
Bauformen.................................................................................. 16
Drahtwiderstände........................................................................ 16
Kohlemassewiderstände............................................................. 17
Kohleschichtwiderstände............................................................ 17
Metallschichtwiderstände............................................................ 18
Metalloxidwiderstände................................................................ 18
Metallglasurwiderstände............................................................. 19
Stellbare Widerstände................................................................ 20
Thermisches Widerstandsrauschen........................................... 22
Widerstandsnetzwerke............................................................... 23
Kirchhoffsche Gesetze................................................................ 23
Reihenschaltung von Widerständen........................................... 25
Parallelschaltung von Widerständen.......................................... 25
2Halbleiter
2.1
2.1.1
2.2
2.2.1
2.3
2.4
2.4.1
Begriffsbestimmung.................................................................... 31
Aufbau der Leiter, Halbleiter und Nichtleiter............................... 31
Dotierung.................................................................................... 39
Donatoren................................................................................... 39
Einteilung von Halbleiterbauelementen...................................... 42
Der PN-Übergang....................................................................... 46
Herstellung von pn-Übergängen................................................. 49
3Dioden
3.1
3.2
Kennlinie..................................................................................... 51
Z-Dioden und Referenzdioden.................................................... 60
3
4
Elektronik 1
3.3
3.4
3.5
3.6
Kapazitätsdioden
(Varicapdioden, Varaktordioden, Abstimmdioden)...................... 62
PIN – Dioden.............................................................................. 65
Schottky–Dioden (hot carrier diode)........................................... 68
Gleichrichterschaltungen............................................................ 70
4
Bipolare Transistoren (BJT – Bipolar Junction Transistor)
4.1
Aufbau und Wirkungsweise........................................................ 92
4.2
Kennlinienfelder.......................................................................... 94
4.3
Emitterschaltung als Großsignalverstärker................................. 98
4.4Grenzwerte............................................................................... 100
4.5
Arbeitspunkteinstellung und Temperaturkompensation............ 102
4.6
Kleinsignalersatzschaltung der Emitterschaltung..................... 104
4.7
Kollektorschaltung (Emitterfolger)..............................................111
4.8
Basisschaltung.......................................................................... 114
5Feldeffekttransistoren
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Aufbau und Wirkungsweise eines J-FET
(Sperrschicht-Feldeffekttransistor)............................................ 120
Aufbau und Wirkungsweise eines MOSFET
(Isolierschicht-Feldeffekttransistor)........................................... 123
Kenngrößen.............................................................................. 125
Kleinsignal–Ersatzschaltbild..................................................... 127
MOSFET als Schalter............................................................... 128
6
Optoelektronische Bauelemente
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
Leuchtdiode, Lumineszenzdiode (LED light emitting diode)..... 135
Fotowiderstand (LDR light dependent resistor)........................ 136
Fotodiode.................................................................................. 137
Fototransistoren........................................................................ 138
Optokoppler.............................................................................. 139
7
Technische Kondensatoren
7.1
7.2
7.3
7.4
Physikalische Eigenschaften.................................................... 142
Ersatzschaltbild......................................................................... 143
Wertebereich und Kennzeichnung von Kondensatoren........... 144
Anwendungen........................................................................... 145
Inhalt
7.5
7.5.1
7.5.2
7.5.3
7.5.4
7.5.5
7.5.6
7.5.7
7.5.8
7.5.9
7.5.10
Bauformen von Kondensatoren................................................ 146
Kondensatoren für die Leistungselektronik............................... 146
Vakuum- und Luftkondensatoren.............................................. 146
Glimmerkondensatoren............................................................ 146
Glaskondensatoren................................................................... 146
Keramikkondensatoren............................................................. 147
Kunststoffolien-Kondensatoren................................................. 150
Elektrolytkondensatoren (Elkos) mit flüssigen Elektrolyten...... 152
Elektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyten...................... 154
Elektrochemische Doppelschicht-Kondensatoren
(Goldcaps, Ultracaps)............................................................... 155
Drehkondensatoren und Trimmkondensatoren
(variable Kondensatoren)......................................................... 157
8Induktivitäten
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.5.1
8.5.2
8.6
8.7
8.8
8.9
Physikalische Eigenschaften.................................................... 162
Ersatzschaltbild und Verluste.................................................... 163
Bauformen von Induktivitäten................................................... 165
Magnetwerkstoffe..................................................................... 167
Der magnetische Kreis............................................................. 174
Maxwellsche Gleichungen der magnetischen Felder............... 174
Verzweigungen des magnetischen Kreises.............................. 178
Induktiv gekoppelte Spulen....................................................... 179
Übertrager mit harmonischen Zeitfunktionen............................ 181
Kernmaterialien für Übertrager und Transformatoren............... 184
Netztransformator-Berechnung................................................ 186
9
Bauelemente der Leistungselektronik
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
Leistungsdiode.......................................................................... 193
Tyristor...................................................................................... 197
TRIAC (Triode Alternating Current Switch)............................... 202
GTO/GCT
(Gate Turn Off Thyristor/Gate-Commutated-Thyristor)................204
V-MOSFET............................................................................... 206
IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor).................................... 208
Lösungen zu Elektronik 1....................................................................... 211
5