Kurze Einführung in die BASIS der elektronischen

Kurze Einführung in die BASIS der elektronischen
Bauelemente Workshop.ESB.4.11.2007
__________________________________________________
Widerstände_______________________________________
Bauformen
Schaltsymbole
Eigenschaften
Wenn man in der Elektrotechnik/ Elektronik von Widerstand spricht, meint man die Bremswirkung, die
jedes elektrische oder elektronische Bauteil (Lampe, Leuchtdiode, Motor, Kondensator, Leitung usw.)
auf den elektrischen Strom ausübt. Bauteile, die nur zu diesem Zweck (der Stromabbremsung)
gefertigt worden sind, nennt man (Ohmsche) Widerstände.
Die Größe eines Widerstandes wird in Ohm angegeben. Je höher die Ohmzahl, umso größer die
Bremswirkung. Außer der Einheit Ohm gibt es noch die abgeleiteten Einheiten Milliohm
(= Tausendstel Ohm), Kiloohm (= Tausend Ohm) und Megohm (= Millionen Ohm).
In manchen Fällen verwendet man veränderliche Widerstände, z. B. zur Lautstärkeeinstellung bei
Verstärkern oder zur Drehzahleinstellung bei Elektromotoren. Diese veränderlichen Widerstände
heißen Potentiometer oder Stellwiderstände. Es gibt Dreh- und Schiebepotentiometer.
Die Baugröße von Widerständen ist vom Ohmwert praktisch unabhängig, jedoch sind sie umso
1
größer, je höher die elektrische Leistung ist, die sie ohne Schaden aushalten sollen. Widerstände in
elektronischen Schaltungen müssen meistens nur Leistungen bis ca. 0,3 Watt aushalten und sind
deshalb sehr klein (wenige Millimeter).
Widerstände sind im Bereich zwischen 0,1 Ohm und 10 Megohm erhältlich, jedoch nur in
"Normwerten".
Kennzeichnung
Die üblichen Widerstände in elektronischen Schaltungen sind wegen ihrer geringen Baugröße
farbcodiert, d. h. es sind keine Zahlen aufgedruckt, sondern man muß den Widerstandswert aus der
aufgedruckten Kombination von 4 oder 5 Farbringen entschlüsseln.
Widerstände ab ca. 1 Watt Leistung sind ebenso wie Potentiometer im Allgemeinen unverschlüsselt
beschriftet.
Anschlüsse
Bei Widerständen braucht man nicht auf die richtige Polung zu achten. Bei Potentiometern muß
allerdings beachtet werden, daß der Schleiferanschluß (normalerweise) als mittlerer Anschluß
herausgeführt ist.
2
__________________________________________________
Kondensatoren_____________________________________
Bauformen
Schaltsymbole
Eigenschaften
Kondensatoren bestehen im Prinzip aus zwei parallelen Metallflächen (Platten, Folien usw.), die durch
eine Isolierschicht (Luft, Papier, Kunststoff, Keramik usw.) elektrisch voneinander getrennt sind.
Schließt man eine Gleichspannungsquelle mit dem Pluspol an die eine Metallfläche und mit dem
Minuspol an die andere Metallfläche an, so fließt ein kurzer Ladestrom, bis sich die eine Platte mit
positiven Ladungen und die andere mit negativen Ladungen gefüllt hat. Polt man die
Spannungsquelle um, so fließt ein kurzer Ladestrom in umgekehrter Richtung.
Hieraus folgt:
1. Kondensatoren lassen keinen andauernden Gleichstrom durch, wohl aber einen Strom, der ständig
seine Richtung ändert (Wechselstrom).
2. Kondensatoren können elektrische Ladungen (= elektrische Energie) speichern.
Kondensatoren werden eingesetzt zur gleichstrommäßigen Trennung von Stromkreisen, in Netzteilen,
in Filterschaltungen, in Verzögerungsschaltungen.
3
Im Vergleich zu Batterien und Akkus ist die Speicherfähigkeit (Kapazität) für elektrische Energie bei
Kondensatoren sehr klein. Die Kapazität von Kondensatoren hängt von ihrer Baugröße und vom
Material der Isolierschicht ab. Sie wird gemessen in Farad. Um die gleiche Energie speichern zu
können wie eine mittlere Autobatterie, müßte ein Kondensator eine Kapazität von ca. 12 000 Farad
haben. Tatsächlich liegen die Kapazitätswerte der meisten Kondensatoren jedoch weit unter 1 Farad.
Daher gibt es neben der Einheit Farad noch die realitätsnäheren Einheiten Millifarad (mF =
Tausendstel Farad), Mikrofarad (uF = Millionstel Farad), Nanofarad (nF = Milliardstel Farad) und
Pikofarad (pF = Billionstel Farad).
Veränderliche Kondensatoren sind heute nicht mehr gebräuchlich. Bis ca. 1980 wurden
Drehkondensatoren zur Sendereinstellung in Rundfunk- und Fernsehgeräten eingesetzt.
Anschlüsse
Nur bei Elektrolytkondensatoren (Elkos) muß auf die richtige Polung der Anschlüsse geachtet werden
(Ausnahme: Bipolare Elkos). Bei axialen Elkos ist der Plusanschluß (Anode) meistens an der
umlaufenden Rille, bei radialen Elkos am längeren Anschlußdraht zu erkennen. Oft sind auch Plusoder Minuszeichen auf das Gehäuse gedruckt.
Keramische Kondensatoren liegen meistens im Pikofarad-Bereich, Folienkondensatoren im
Nanofarad-Bereich und Elkos im Mikrofarad-Bereich.
Kennzeichnung
Die auf keramische Kondensatoren gedruckte Zahl bedeutet meistens den Kapazitätswert in
Pikofarad, manchmal jedoch etwas verschlüsselt: Ist z. B. die Zahl 503 aufgedruckt, so ist der
Kapazitätswert 50 mal 1000 Pikofarad = 50 Nanofarad, 104 bedeutet 10 mal 10000 Pikofarad = 100
Nanofarad.
Bei Folienkondensatoren kann der Kapazitätswert in Pikofarad, Nanofarad oder Mikrofarad
angegeben sein.
Bei Elkos erfolgt die Angabe normalerweise in Mikrofarad. So bedeutet z. B. die Aufschrift 2200/25,
daß der Kondensator eine Kapazität von 2200 Mikrofarad hat und eine Spannung von maximal 25 Volt
aushält.
4
__________________________________________________
Spulen, Trafos______________________________________
Bauformen
Schaltsymbole
Eigenschaften
Eine von einem elektrischen Strom durchflossene (Kupfer-) Spule ist ein Elektromagnet, d. h. sie hat
die gleichen Wirkungen wie ein Dauermagnet mit Nord- und Südpol an beiden Enden. Im Gegensatz
zu den sogenannten Dauer- oder Permanentmagneten lässt sich ein Elektromagnet jedoch
abschalten.
Wegen der Trägheit des von der Spule erzeugten magnetischen Feldes (Fachleute sagen auch
"Selbstinduktionswirkung" dazu) versucht eine stromdurchflossene Spule, jede Stromänderung zu
verhindern. Im Gegensatz zu einem Kondensator, der Wechselstrom durchläßt und Gleichstrom
nicht, setzt eine Spule gerade einem Wechselstrom einen hohen Widerstand entgegen, läßt jedoch
einen Gleichstrom problemlos durch.
Die magnetische Wirkung ist hauptsächlich von der Anzahl der Spulenwindungen, von der
Spulenlänge, von der Stromstärke und vom Kern-Material abhängig. Spulen mit Eisenkern haben
5
eine besonders große magnetische Wirkung.
Die Stärke der magnetischen Wirkung einer Spule, die Induktivität, wird in Henry (H)gemessen. Die
Einheiten Milli-Henry (mH = Tausendstel Henry), Mikro-Henry (uH = Millionstel Henry) und NanoHenry (nH = Milliardstel Henry) sind jedoch realitätsnäher.
Spulen werden eingesetzt in Netzteilen, Filterschaltungen, Elektromagneten, Relais, Elektromotoren,
Transformatoren.
Anschlüsse
Bei Spulen braucht man nicht auf die richtige Polung der Anschlüsse zu achten. Bei Transformatoren
muss man darauf achten, welche Anschlüsse zur Primär- (Eingangs-) seite und welche zur Sekundär(Ausgangs-) seite gehören. Dies ist in der Regel aus der Beschriftung auf dem Trafo oder aus der
Montageanleitung zu erkennen.
Kennzeichnung
Auf Spulen mit kleinen Bauformen kann die Induktivität in Mikrohenry entweder unverschlüsselt oder
mit einem Farbcode ähnlich wie bei den Widerständen angegeben sein. Größere Spulen sind oft
nicht beschriftet. Der Wert der Induktivität muss aus dem Datenblatt entnommen werden.
Transformatoren sind in der Regel ausführlich beschriftet mit Angabe der Anschlüsse, der Primär- und
Sekundärseite, der Primär- und Sekundärspannung und der Strombelastbarkeit
.
6
_____________________________________________
Dioden_______________________________________
Gehäuseformen
Schaltsymbole
Eigenschaften
Wie das pfeilförmige Schaltsymbol einer Diode schon andeutet, lässt eine Diode den elektrischen
Strom nur in einer Richtung durch, nämlich eben in Pfeilrichtung, ähnlich wie ein Fahrradventil, dass
die Luft ja auch nur in den Reifen hinein-, aber nicht wieder herauslässt.
Übliche Dioden bestehen aus dem Material Silizium und werden meistens zur Gleichrichtung von
Wechselspannungen verwendet. Sie unterscheiden sich praktisch nur durch die Strombelastbarkeit,
die vom Hersteller im Datenblatt angegeben wird.
Vier Dioden können zu einem Brückengleichrichter zusammengeschaltet werden. Eine einzelne
Diode "verbraucht" ca. 0,7 Volt Spannung, ein Brückengleichrichter ca. 1,4 Volt.
Darüberhinaus gibt es noch viele Spezial-Dioden für besondere Anwendungen:
7
1. Leuchtdioden
Die üblichen Leucht-Farben sind Rot, Grün und Gelb in vielen Variationen. Inzwischen sind auch
blau- und sogar weissleuchtende LEDs zu erschwinglichen Preisen erhältlich.
Waren Leuchtdioden bisher wegen der geringen Helligkeit nur als Kontroll-Lampen und im Modellbau
einsetzbar, sind bei der Helligkeit inzwischen große Fortschritte gemacht worden, so daß ein Einsatz
für Beleuchtungszwecke in greifbare Nähe gerückt ist. Die üblichen Leuchtdioden benötigen eine
Spannung von ca. 2 - 3 Volt und einen Strom von 0,02 Ampere.
2. Z-Dioden
werden hauptsächlich zur Spannungsstabilisierung eingesetzt.
Für alle Dioden gilt: Wegen des stark ansteigenden Stromes bei nur geringen Spannungserhöhungen
soll immer ein Vorwiderstand in Reihe zur Diode geschaltet werden.
Man berechnet ihn so:
Betriebsspannung minus Diodenspannung, Ergebnis durch den Diodenstrom teilen.
Anschlüsse
Bei allen Dioden muß auf die richtige Polung der Anschlüsse geachtet werden. Bei Dioden und ZDioden erkennt man den Minus-Anschluß (Katode) an einem umlaufenden Ring auf dem Gehäuse.
Bei manchen Dioden ist auch ein Dioden-Symbol aufgedruckt.
Brückengleichrichter sind normalerweise mit 2 Wellenlinien (= Eingang = Trafoseite) und mindestens
einem Plus- oder Minuszeichen (= einer der beiden Ausgangsanschlüsse) beschriftet. Bei
Leuchtdioden ist der Plus-Anschluß länger als der Minus-Anschluß. Meistens ist auch der KatodenAnschluß in Gehäusenähe etwas dicker als der Anodenanschluß.
Kennzeichnung
Europäische Kennzeichnung: Der erste Buchstabe der Typenbezeichnung gibt immer das
Halbleitermaterial an: A = Germanium, B = Silizium. Weitere Informationen aus dem Datenblatt der
betreffenden Diode.
Amerikanische Bezeichnung: Alle Typenbezeichnungen beginnen mit 1N.... . Danach folgt eine meist
vierstellige Nummer, die nur anhand des Datenblattes zu weiteren Informationen führt.
Brückengleichrichter sind mit der Angabe von zulässigem Strom und zulässiger Spannung beschriftet.
Beispiel: B80C1500 bedeutet, daß der Brückengleichrichter eine Spannung von 80 Volt und einen
Strom von 1500 Milliampere = 1,5 Ampere aushält.
8
_____________________________________________
Transistoren__________________________________
Gehäuseformen
Schaltsymbole
Eigenschaften
Die Amerikaner Dr. John Bardeen, Dr. Walter Brattain und Dr. William Shockley, alle drei Mitarbeiter
im technischen Stab der Bell Laboratories in Murray Hill, entdeckten den Transistor-Effekt und
entwickelten den ersten Transistor im Dezember 1947. Im Jahr 1956 erhielten sie den Nobelpreis für
Physik.
Diese Entdeckung bzw. Erfindung revolutionierte die Elektronik und führte zu einer rasend schnellen
Entwicklung in praktisch allen technischen und nichttechnischen Bereichen unseres Lebens, die bis
heute anhält und sich noch beschleunigt.
9
Die Transistoren waren zunächst ein Ersatz für die bis dahin verwendeten Elektronenröhren, die
allerdings auch heute noch nicht völlig verdrängt worden sind und auf dem Gebiet der HiFi-Technik
sogar einen neuen Aufschwung erleben.
Vorteile von Transistoren gegenüber Elektronenröhren sind vor allem: geringere Erwärmung, weniger
Verschleiß, geringere Versorgungsspannungen, höhere Ströme.
Transistoren sind (wie die Elektronenröhren) Verstärker-Bauelemente, d. h. eine kleine Veränderung
des Eingangs-(Basis-)Stromes erzeugt eine große Änderung des Ausgangs-(Kollektor-)Stromes
(Transistor-Effekt).
Je nach Größe des Steuer-(Basis-)Stromes wird die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors mehr
oder weniger stromdurchlässig. Transistoren können daher sowohl als Verstärker für analoge (z. B.
Ton-) Signale als auch als Schaltverstärker eingesetzt werden.
Bei den herkömmlichen (bipolaren) Transistoren unterscheidet man NPN- und PNP-Transistoren, die
sich hauptsächlich durch die Polung der Spannung unterscheiden. Wegen des etwas besseren
Verhaltens bei hohen Frequenzen werden heute hauptsächlich NPN-Transistoren verwendet.
Je nach verwendetem Halbleiter-Werkstoff unterscheidet man Germanium- und Silizium-Transistoren.
Wegen der weit besseren technischen Daten von Silizium-Transistoren werden GermaniumTransistoren nur noch selten verwendet.
In den vergangenen Jahren wurde die Technik der unipolaren Transistoren (Feldeffekt-Transistoren)
stark verbessert, so daß diese wegen der teilweise hervorragenden Eigenschaften auf vielen
Gebieten die bipolaren Transistoren fast verdrängt haben. Wegen der fast leistungslosen Steuerung
(Eingangs-Widerstände bis 100 000 000 000 000 Ohm), äußerst kleinen Ausgangswiderständen und
hohen Lastströmen werden sie vor allem in Verstärker-Endstufen und als schnelle Schalter in der
Leistungselektronik eingesetzt ("Power-MOSFETs" = "Power-MetallOxyd-Semiconductor-FeldEffektTransistor")
Anschlüsse
Bei bipolaren und bei unipolaren Transistoren muß unbedingt auf die richtige Polung aller
Anschlüsse geachtet werden. Bei bipolaren Transistoren heißen die Anschlüsse Basis (B), Emitter (E)
und Kollektor (C), bei unipolaren bzw. Feldeffekt- Transistoren heißen die Anschlüsse Gate (G),
Source (S) und Drain (D). Basis bzw. Gate werden normalerweise als Steuereingänge verwendet
(zusammen mit Emitter bzw. Source), während der Laststromkreis über Emitter und Kollektor bzw.
Drain und Source verläuft. Da es sehr viel verschiedene Bauformen gibt, von denen einige links
dargestellt sind, sollte man sich im Zweifelsfall in Datenblättern, Datenbüchern, einschlägigen
Zeitschriften usw. über die Lage der Anschlüsse informieren.
Europäische Kennzeichnung:
Der erste Buchstabe der Typenbezeichnung gibt den Halbleiter-Werkstoff an (A = Germanium, B =
Silizium), der zweite Buchstabe informiert über den Einsatzbereich, für den der Transistor vorgesehen
ist (z. B. C = Niederfrequenz- Kleinleistungs- Transistor, D = Niederfrequenz- Leistungs-Transistor, F
= Hochfrequenz-Transistor usw.
Amerikanische Kennzeichnung:
Alle Typenbezeichnungen von Transistoren beginnen mit 2N.... . Danach folgt eine meist vierstellige
Zahl.
Auch eine fernöstliche Variante der Bezeichnung von Halbleitertypen ist bei uns im Umlauf.
Generell gilt:
Alle Informationen über Kenn- und Grenzwerte muß man anhand der Typenbezeichnung aus
Datenblättern bzw. Datenbüchern entnehmen.
10
_____________________________________________
Thyristoren, Triacs_____________________________
Bauformen
Schaltsymbole
Eigenschaften
Thyristoren und Triacs haben auf den ersten Blick eine gewisse Ähnlichkeit mit Transistoren. Auch sie
haben drei Anschlüsse, und auch sie sind Verstärker-Bauelemente.
Abgesehen davon, daß ihre Anschlüsse anders als bei Transistoren bezeichnet werden,
unterscheiden sie sich auch erheblich in ihren Eigenschaften:
Während Transistoren auch analoge (z. B. Ton-)Signale verstärken können, sind Thyristoren und
Triacs reine Schaltverstärker, d. h. sie kippen je nach Situation in den voll durchlässigen oder den voll
gesperrten Zustand. Irgendwelche Zwischenzustände (halb durchlässig usw.) sind nicht möglich.
Die Laststrecke (zwischen Anode und Katode bzw. Anode 2 und Anode 1) wird durchgeschaltet,
wenn eine kleine Spannung (wenige Volt) zwischen Gate und Kathode bzw. Anode 1 gelegt wird. Für
Lastströme bis 10 Ampere wird bei heute gängigen Thyristoren und Triacs ein Steuer-(Gate-)Strom
von wenigen Milliampere benötigt.
Thyristoren und Triacs werden fast ausschließlich in der Leistungselektronik als Schalter für mittlere
und hohe Wechselspannungen und -ströme (maximal ca. 1500 Ampere, ca. 1500 Volt) eingesetzt.
Da sie sehr schnell sind, lassen sich durch schnell aufeinanderfolgende periodische Ein/Ausschaltvorgänge, bei denen das Verhältnis von Ein- und Ausschaltdauer verändert wird, quasianaloge Effekte erzielen (z. B. Phasenanschnittsteuerung in einem elektronischen Dimmer).
11
Da Thyristoren (wie Dioden) den elektrischen Strom nur in einer Richtung durchlassen, werden sie
auch als steuerbare (d. h. ein-/ausschaltbare) Gleichrichter eingesetzt.
Der Einsatz von Thyristoren als Gleichstromschalter ist problematisch, da das Umschalten in den
undurchlässigen Zustand ("Löschen") nicht wie bei Transistoren durch Abschalten des Steuersignals
bewirkt werden kann. Übliche Thyristoren und Triacs können nur durch Unterbrechung des
Laststromkreises bzw. spezielle Lösschschaltungen wieder in den hochohmigen Zustand versetzt
werden. Ausnahme: GTO-Thyristoren (= Gate-Turn-Off)
Anschlüsse
Die drei Anschlüsse (beim Thyristor K(atode), A(node) und G(ate), beim Triac A(node)1, A(node)2
und G(ate) dürfen auf keinen Fall vertauscht werden.
Die oben dargestellte Gehäuse form gehört zu den häufigsten. Die hier dargestellte Lage der
Anschlüsse gilt auch für die meisten ähnlichen GehäuseformenFalls die Lage der Anschlüsse nicht
bekannt ist, muß man sich in Datenblättern bzw. Datenbüchern informieren.
Kennzeichnung
Die technischen Daten von Thyristoren und Triacs sind aus Datenblättern oder Datenbüchern zu
entnehmen.
Sehr bekannt sind die Typen TIC.... , Q.... , BRX.... , BST.... , Q 40.... , S 40.... .
12
_____________________________________________
Analoge Ics___________________________________
Bauformen
Die weitaus häufigste Bauform ist das DIL-Gehäuse. Daneben sind auch transistorähnliche und
andere Gehäuse im Umlauf, von denen einige oben abgebildet sind.
Schaltsymbole
Das allgemeine Schaltsymbol für integrierte Schaltkreise ist ein Rechteck, in dem die
Typenbezeichnung angegeben ist. Eher ausnahmsweise werden Angaben über die Funktion gemacht
oder die Innenschaltung in Form eines Blockbildes eingezeichnet. Betriebsspannungsanschlüsse
werden meistens nicht eingezeichnet.
13
Eigenschaften
Mit Beginn der integrierten Schaltungstechnik (IC = Integrated Circuit) ca. 1960 erhielt die moderne
Elektronik wohl ihren stärksten Entwicklungsschub. Bei dieser Technik werden Schaltungen nicht
mehr aus einzelnen (diskreten) Bauteilen auf Platinen zusammengefügt und über Kupferbahnen und
durch Löten miteinander verbunden, sondern es werden bereits bei der Herstellung alle für eine
Schaltung notwendigen Bauteile und Verbindungen in ein winziges Halbleiter-Kristallplättchen
integriert.
Waren es anfangs nur wenige Bauteile, die man auf diese Weise zusammenfügen konnte, ist es
durch Verbesserung der Entwicklungs- und Fertigungsmethoden heute möglich, auf einem einzigen
Halbleiter-Kristallplättchen mit einer Fläche von wenigen Quadratmillimetern mehrere Millionen
Bauelemente unterzubringen (z. B. beim PENTIUM-Prozessor).Ein Ende dieser Entwicklung ist nicht
abzusehen.
Als Gehäuseform hat sich, wohl wegen der Vorteile bei automatisierter Fertigung, das Dual-in-Line(Dil-)Gehäuse durchgesetzt. Für hochintegrierte Schaltungen (Prozessoren, Speicher usw.) werden
wegen der vielen Anschlüsse, die nach außen geführt werden müssen, spezielle Gehäuse verwendet,
bei denen an allen vier Seiten Anschluß"beinchen" vorhanden sind.
Bei den meisten ICs könnten die Gehäuse kleiner gebaut werden, wenn nicht die Anschlüsse und die
Kühlung eine bestimmte Mindest-Baugröße erfordern würden.
Auf die diskrete Schaltungstechnik muss immer dann zurückgegriffen werden, wenn hohe elektrische
Leistungen verarbeitet werden müssen, oder bei der Verwendung bestimmter Bauteile
(Kondensatoren, Potentiometer, Transformatoren, Spulen usw.).
Abhängig von der Art der verarbeiteten Signale unterscheidet man analoge oder digitale Integrierte
Schaltungen.
Analoge ICs sind z. B. NF-Verstärkerschaltungen, Operationsverstärker, Stabilisierungsschaltungen,
HF-Empfangsschaltungen usw.
Anschlüsse
Die Anschlüsse dürfen grundsätzlich nicht vertauscht werden. Ihre Lage muss anhand eines
Datenblattes o. ä. ermittelt werden.
Kennzeichnung
Außer der Typenbezeichnung gibt es bei DIL-Gehäusen noch die folgende wichtige Kennzeichnung:
Alle Anschlüsse haben eine Nummer, die jedoch nicht aufgedruckt ist. Lediglich der Anschluss mit der
Nummer 1 ist durch einen Punkt bzw eine Einkerbung im Gehäuse gekennzeichnet.
Alle anderen Nummern ergeben sich durch Weiterzählen im Gegen-Uhrzeigersinn ! Alle anderen
Informationen müssen aus Datenblättern o. ä. entnommen werden.
14
_____________________________________________
Digitale Ics___________________________________
Bauformen
Die weitaus häufigste Bauform ist das DIL-Gehäuse. Daneben sind auch transistorähnliche und
andere Gehäuse im Umlauf, von denen einige oben abgebildet sind.
Schaltsymbole
Das allgemeine Schaltsymbol für integrierte Schaltkreise ist ein Rechteck, in dem die
Typenbezeichnung angegeben ist, seltener die Funktion oder die Innenschaltung in Form eines
Blockbildes. Betriebsspannungsanschlüsse werden meistens nicht eingezeichnet.
Eigenschaften
Mit Beginn der integrierten Schaltungstechnik (IC = Integrated Circuit) ca. 1960 erhielt die moderne
Elektronik wohl ihren stärksten Entwicklungsschub. Bei dieser Technik werden Schaltungen nicht
mehr aus einzelnen (diskreten) Bauteilen auf Platinen zusammengefügt und über Kupferbahnen und
durch Löten miteinander verbunden, sondern es werden bereits bei der Herstellung alle für eine
Schaltung notwendigen Bauteile und Verbindungen in ein winziges Halbleiter-Kristallplättchen
integriert.
15
Waren es anfangs nur wenige Bauteile, die man auf diese Weise zusammenfügen konnte, ist es
durch Verbesserung der Entwicklungs- und Fertigungsmethoden heute möglich, auf einem einzigen
Halbleiter-Kristallplättchen mit einer Fläche von wenigen Quadratmillimetern mehrere Millionen
Bauelemente unterzubringen (z. B. beim PENTIUM-Prozessor).Ein Ende dieser Entwicklung ist nicht
abzusehen.
Als Gehäuseform hat sich, wohl wegen der Vorteile bei automatisierter Fertigung, das Dual-in-Line(Dil-)Gehäuse durchgesetzt.
Für hochintegrierte Schaltungen (Prozessoren, Speicher usw.) werden wegen der vielen Anschlüsse,
die nach außen geführt werden müssen, spezielle Gehäuse verwendet, bei denen an allen vier
Seiten Anschluß "beinchen" vorhanden sind.
Bei den meisten ICs könnten die Gehäuse kleiner gebaut werden, wenn nicht die Anschlüsse und die
Kühlung eine bestimmte Mindest-Baugröße erfordern würden.
Abhängig von der Art der verarbeiteten Signale unterscheidet man analoge oder digitale Integrierte
Schaltungen.
Digitale ICs sind z. B. UND-/ODER-/NAND-/NOR-Verknüpfungen, Zähler, Schieberegister, Speicher,
Prozessoren, Timer, usw.
Abhängig von den elektrischen Eigenschaften unterscheidet man mehrere Gruppen von digitalen ICs,
z. B.
---TTL - ICs (74....)
---CMOS-ICs (40....)n
Anschlüsse
Die Anschlüsse dürfen grundsätzlich nicht vertauscht werden. Ihre Lage muß anhand eines
Datenblattes o. ä. ermittelt werden.
Kennzeichnung
Außer der Typenbezeichnung gibt es bei DIL-Gehäusen noch die folgende wichtige Kennzeichnung:
Alle Anschlüsse haben eine Nummer, die jedoch nicht aufgedruckt ist. Lediglich der Anschluß mit der
Nummer 1 ist durch einen Punkt bzw eine Einkerbung im Gehäuse gekennzeichnet.
Alle anderen Nummern ergeben sich durch Weiterzählen im Gegen-Uhrzeigersinn ! Alle anderen
Informationen müssen aus Datenblättern o. ä. entnommen werden.
16
____________________________________________
SMD-Technik_________________________________
Verschiedene SMD-Bauteile
Eigenschaften
Im Zuge der Miniaturisierung elektronischer Schaltungen und der Automatisierung von
Fertigungsvorgängen hat sich in den letzten Jahren unter dem Namen SMD (Surface Mounted Device
= Oberflächenmontierte Schaltung) eine Technologie etabliert, bei der die einzelnen Bauteile einer
elektronischen Schaltung mit ihren Anschlussdrähten nicht durch Löcher in der Platine gesteckt und
auf der Rückseite der Platine festgelötet werden, sondern sie werden mit ihren kurzen
Anschlussfahnen auf der gleichen Seite der Platine festgelötet, auf der sich auch die Bauteile
befinden. Das Bohren von Löchern für die Anschlussdrähte entfällt also.
Inzwischen sind fast alle diskreten Bauteile und ICs, die für die herkömmliche
"Durchstecktechnik"erhältlich sind, mit gleichen Daten auch in SMD-Ausführung auf dem Markt.
Für den Bastler ist diese Technik nicht unbedingt empfehlenswert, da sie ohne Spezialwerkzeug kaum
durchführbar ist.
17