Inhaltsverzeichnis
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Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Inhaltsverzeichnis Batterie .................................................................................................................................................... 2 Diode ....................................................................................................................................................... 3 Elektrischer Widerstand .......................................................................................................................... 4 Glühlampe ............................................................................................................................................... 5 Kirchhoffsche Sätze ................................................................................................................................. 6 Kondensator ............................................................................................................................................ 7 Leuchtdiode, LED (light emitting diode).................................................................................................. 8 Multimeter .............................................................................................................................................. 9 Ohmsches Gesetz .................................................................................................................................. 10 Potentiometer ....................................................................................................................................... 11 Spannungs- / Stromquelle..................................................................................................................... 12 (Bipolar-) Transistor .............................................................................................................................. 13 Diese Unterlagen stellen keinen Lehrbrief da. Sie sind von Studenten für Studenten speziell für das Einführungsprojekt Elektrotechnik verfasst worden. -1- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Batterie SCHALTZEICHEN: Abbildungen: KURZBESCHREIBUNG : Die Batterie stellt eine reale Spannungsquelle da. Sie hat einen positiven und einen negativen Pol. Als Kenndaten werden Nennspannung und häufig die gespeicherte Energie in Ah angegeben. BESCHREIBUNG: Batterien können aus Feststoffen oder Flüssigkeiten aufgebaut sein. Durch chemische Reaktion wird ein Spannungsunterschied zwischen beiden Polen erzeugt. Die Batterie ist eine reale Spannungsquelle, d.h. sie hat einen Innenwiderstand. Steigt der Strom, der durch die Quelle fließt, so fällt am Innenwiderstand (intern) eine Spannung ab. Die Ausgangsspannung der Quelle ist daher von der Belastung abhängig. Umso größer der Strom, umso kleiner die Spannung. Durch den unsachgemäßen Betrieb von Bauteilen bei zu hoher Spannung können diese zerstört werden. Bei großem Stromfluss erwärmen sich Bauteile und Batterie bis zum Schmelzen, die Folgen können Verbrennungen oder andere Gesundheitsschädigungen sein. LITERATUR: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie http://bwir.de/bauteile/batterie http://www.elo-web.de/elo/grundlagen-und-ausbildung/stromversorgung/batterien-und-netzteile http://www.elektroniknet.de/home/stromversorgung/fachwissen/uebersicht/uebersicht/batterienakkus/uebersicht/ http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/kap_1/illustr/t1_1_2.html -2- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Diode SCHALTZEICHEN: Anode Katode KURZBESCHREIBUNG : Eine Diode besteht aus zwei aneinandergefügten kontaktierten Schichten halbleitenden Materials mit p- bzw. n-Dotierung (pn-Übergang). Sie besitzt die Eigenschaft, Strom nur in einer Richtung fließen zu lassen, während sie in der Gegenrichtung als Isolator wirkt. Dioden können zur Spannungsbzw. Stromformung (Gleichrichten von Wechselgrößen, Begrenzung, Stabilisierung), als Schalter, als veränderbare Kapazität, zur Schwingungserzeugung sowie zur Wandlung von elektrischer Energie in Licht und umgekehrt verwendet werden. BESCHREIBUNG: Der Stromfluss durch die Diode ist abhängig von der Richtung der angelegten Spannung. Im Durchlassbetrieb wird das höhere Potential (+Pol) an die p-Schicht (Anode) und das niedrigere (-Pol) an die n-Schicht (Katode) Spannung angelegt. Die im p-Gebiet dominierenden positiven Ladungsträger (Löcher) werden durch die positive Anode in Richtung pn-Übergang bewegt, ebenso die im n-Gebiet vorherrschenden negativen Ladungsträger (Elektronen) durch die negative Katode. Am pn-Übergang bilden sich dadurch Ladungsträgerkonzentrationen, die diesen überwinden können und somit einen entsprechenden Stromfluss bewirken. Dieser tritt erst ab einer bestimmten Größe der angelegten Spannung ein (Fluss- oder Schleusenspannung) und ist vom verwendeten Halbleitermaterial abhängig (bei Silizium ca. 0,8 V). Im Sperrbetrieb liegt das höhere Potential der Spannung an der Katode, das niedrigere an der Anode. Hier bilden sich Konzentrationen der positiven Ladungsträger im p-Gebiet an der negativen Anode bzw. der negativen Ladungsträger an der positiven Katode. Damit gelangen nur noch sehr wenige Ladungsträger durch den pn-Übergang, der Stromfluss ist praktisch unterbrochen. Bei Wechselspannung findet deshalb nur Stromfluss im Durchlassbetrieb statt (bei sinusförmigem Wechselstrom einer Halbwelle), was zur Formung von Gleichspannung aus Wechselspannungen genutzt wird (Gleichrichter). LITERATUR: Vorlesung: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) Elektrische Bauelemente (3. Semester) http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw2_ge/kap_6/backbone/r6_2_3.html -3- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Elektrischer Widerstand SCHALTZEICHEN: Farbringe – Wert: R DIN ANSI KURZBESCHREIBUNG : Der Widerstand stellt im Allgemeinen für die Elektronen eine Barriere da und begrenzt ihren Strom. Quelle: Wikipedia Die Einheitsgröße des Widerstandes ist 1 Ohm. Für den Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand gilt das ohmsche Gesetz. Analog zum Straßenverkehr stelle man sich den Widerstand als Baustelle auf einer Autobahn vor, eine Verengung, sie begrenzt die Menge der passierenden Fahrzeuge. Widerstände werden u.a. mit 4 oder 5 farbigen Ringen gekennzeichnet. BESCHREIBUNG: Die für den Ladungstransport zuständigen Teilchen, Elektronen, stoßen auf ihrem Weg durch den Widerstand zwangsläufig mit den Gitteratomen zusammen, die den Widerstand bilden, z.B. Kohle, Metallfilm oder Keramikverbunde. Dabei können im Allgemeinen verschiedene physikalische Prozesse angeregt werden, i.d.R. wird die Verlustleistung allein in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Widerstände werden nicht in beliebigen Werten produziert, sondern in sogenannten E-Reihen. Die Reihe E6 enthält 6 Stufen pro Dekade (100 Ohm). Die Reihe E12 12 Werte: 10 Ω, 12 Ω, 15 Ω, 18 Ω, 22 Ω, 27 Ω, 33 Ω, 39 Ω, 47 Ω, 56 Ω, 68 Ω, 82 Ω. Beliebt sind auch die Reiche E48 und E96. Widerstände werden mit Farbringen- oder Alphanumerischen-Systemen gekennzeichnet. Zur Berechnung im Kurs werden Widerstandsuhren ausgegeben, mit denen sich der Wert durch Einstellen der farbigen Ringe ermitteln lässt. LITERATUR: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik http://de.wikipedia.org/wiki/Widerstand_(Bauelement) http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Widerstand http://bwir.de/bauteile/widerstand-wiederstand http://de. http://bwir.de/bauteile/widerstand-wiederstand.org/wiki/Widerstandsreihe http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw2_ge/kap_2/backbone/r2_1_1.html Geräteentwicklung: Lienig, Technisches Darstellen, Initial Verlag, Kap. 6 -4- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Glühlampe SCHALTZEICHEN: Abbildungen: KURZBESCHREIBUNG : Eine Glühlampe wandelt elektrische Energie in Wärme (95%) und in Licht (5%) um. Dazu bedarf es eines metallischen Glühdrahtes, der meist aus Wolfram besteht. Für die Glühlampe sind Nennspannung und Nennleistung angegeben. BESCHREIBUNG: In einer Glühlampe wird ein feiner Metalldraht vom Strom durchflossen, so dass er glüht. Dies kann nicht in der natürlichen Atmosphäre geschehen, da das Metall mit dem Sauerstoff reagieren würde, sondern findet daher in einer Schutzatmosphäre (z.B. Stickstoff) oder im Vakuum statt. Als Material wird eine Wolfram-Legierung verwendet [Historie]. Halogenlampen haben eine Schutzatmosphäre aus einem Halogen und können daher extrem hohe Temperaturen erreichen, ohne dass der Glühdraht oxidiert. Daher konnten sie erst nach Entdeckung der Halogene entwickelt werden. Der Metalldraht, und damit die Glühlampe, weist einen nahezu linearen Widerstand auf. LITERATUR: http://de.wikipedia.org/wiki/Glühlampe http://de.wikibooks.org/wiki/Elektronische_Bauelemente/_Lampen/_Gl%C3%BChlampe -5- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Kirchhoffsche Sätze KURZBESCHREIBUNG : Die Kirchhoffschen Sätze beschreiben grundlegende Beziehungen zwischen Spannungen und Strömen in elektrischen Netzwerken mit konzentrierten Bauelementen. Netzwerke bestehen dabei aus Zweigen die an Knoten zusammenstoßen. Die Zweige enthalten dabei Zweipole die passiv (ohne Spannungs- bzw. Stromquellen) oder aktiv (mit Spannungs- bzw. Stromquellen) sein können. Der 1. Kirchhoffsche Satz beschreibt dabei das Verhalten von Strömen an Knoten, der 2. von Spannungen in geschlossenen Aneinanderreihungen von Zweigen (Masche). BESCHREIBUNG: Der 1. Kirchhoffsche Satz beschreibt das Verhalten der einem elektrischen Netzwerkknoten zufließenden und von ihm weg fließenden Ströme und besagt, dass die Summe der einem Knoten zufließenden Ströme gleich der Summe der vom Knoten weg fließenden Ströme sein muss (Erhaltung der Ladung): I I mit Iν … vom Knoten weg fließende Ströme und Iµ … dem Knoten zufließende Ströme. Der 2, Kirchhoffsche Satz beschreibt dagegen das Verhalten von Spannungen in einer geschlossenen Aneinanderreihung von Zweigen (Masche) im Netzwerk: Uq U 0 In einer Netzwerkmasche ist die Summe der Quellspannungen und der Spannungsabfälle gleich Null (Erhaltung der Energie). Die Umlaufrichtung in der Masche kann dabei willkürlich festgelegt werden. Wenn die Richtung der Spannungsabfälle bzw. Quellspannungen in Umlaufrichtung liegen, gehen sie mit positivem Vorzeichen in die Summe ein, entgegen der Umlaufrichtung mit negativem Vorzeichen. LITERATUR: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) Lunze, K.: Einführung in die Elektrotechnik. Berlin, VEB Verlag Technik, 1971. -6- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Kondensator SCHALTZEICHEN: + ungepolt gepolt verstellbar einstellbar (Elektrolyt- (Drehkondensator, (Trimmkondensator, Kondensator, „Dreko“) „Trimmer“) Festkondensator KURZBESCHREIBUNG : veränderbarer Kondensator „Elko“) Ein Kondensator dient der Speicherung von elektrischen Ladungen, womit eine Energiespeicherung verbunden ist. Zwischen zwei flächigen Elektroden, befindet sich nichtleitendes Material (Dielektrikum). Die Energie wird im elektrischen Feld gespeichert, das sich im Dielektrikum bildet. Die Speicherfähigkeit wird als Kapazität bezeichnet und in der Maßeinheit 1 Farad (= 1 As/V) angegeben. Man unterscheidet ungepolte und gepolte Kondensatoren mit fester Kapazität sowie Kondensatoren, deren Kapazität verändert werden. BESCHREIBUNG: Bei einer an die Elektroden angelegten ansteigenden Spannung werden in den leitenden Anschlüssen Ladungen von einer Elektrode zur anderen transportiert. Auf Grund des nichtleitenden Dielektrikums entstehen auf den Flächen positive bzw. negative Ladungsanhäufungen (Aufladung des Kondensators). Dabei bildet sich ein elektrisches Feld zwischen den geladenen Flächen. Wenn die Spannung an den Flächen konstant gehalten wird (Gleichstrom), bewegen sich keine Ladungen mehr (kein Stromfluss), das Feld zwischen den Flächen ist ein elektrostatisches. Das Absenken der Spannung fließen die Ladungen in den Anschlussleitern in entgegen gesetzter Richtung zurück (Entladung des Kondensators). Bei Anlegen einer Wechselspannung kommt es zu ständigem Umladen der Flächen, was einem Stromfluss entspricht. Dem Kondensator wird deshalb ein Wechselstromwiderstand zugeordnet, an dem elektrische Energie aber nicht in Wärme umgesetzt wird (Blindwiderstand). Da bei angelegter Gleichspannung nach dem Aufladen im Gegensatz zur Wechselspannung kein Stromfluss mehr stattfindet, kann der Kondensator auch zur Abtrennung von Gleichanteilen in Wechselgrößen genutzt werden. LITERATUR: Vorlesung: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) Dynamische Netzwerke (3. Semester) Lunze, K.: Einführung in die Elektrotechnik. Berlin, VEB Verlag Technik, 1971. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0205141.htm -7- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Leuchtdiode, LED (light emitting diode) SCHALTZEICHEN: Abbildung: Quelle: wikipedia.de, www.soselectronic.de KURZBESCHREIBUNG : Eine Leuchtdiode ist ein Halbleiter und kann nur in einer Stromrichtung betrieben. Sie leuchtet in einem bestimmten Farbton, wenn sie vom Strom durchflossen wird. In den meisten Fällen (99%) ist die Anode (+) durch das längere Beinchen, die Kathode (-) durch das kürzere Bein und eine Abflachung am Gehäuse gekennzeichnet. BESCHREIBUNG: Die Entsendung von Licht basiert auf dem physikalischen Vorgang, wenn Elektronen bestimmte pnÜbergang, also die Kontaktfläche zwischen n- und p-dotierten Material, passieren. Die Elektroden ändern beim Übergang ihr Energieniveau, die überschüssige Energie wird als Photon mit definierter Wellenlänge abgestrahlt. Durch die Beimischung von Fremdatomen (Dotierung) und damit die Steuerung der Bandabstände lassen sich verschiedenfarbige LEDs herstellen. Das Halbleitermaterial ist auf der Unterseite durch den Reflektor kontaktiert, der auch die meiste Verlustwärme ableitet. Auf der Oberseite bildet ein feiner Draht den Kontakt zur Elektrode. Es handelt sich um einen Bond-Draht, wie er bei Mikrochips zur Verbindung der Kontakte verwendet wird. LITERATUR: Vorlesung: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) Elektrische Bauelemente (3. Semester) http://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode http://www.elo-web.de/elo/grundlagen-und-ausbildung/elektronik-einstieg/versuche-mit-leds http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201111.htm -8- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Multimeter SCHALTZEICHEN: V Abbildungen: A Strommessgerät Spannungsmessgerät KURZBESCHREIBUNG : Ein Multimeter vereint mehrere elektrische Messinstrumente wie Volt- und Amperemeter in einem Gerät. Während früher standardmäßig Drehspulinstrumente verwendet wurden, sind heute aus Kostengründen fast ausschließlich Digitalmultimeter im Einsatz. BESCHREIBUNG: Multimeter messen in verschiedenen wählbaren Bereichen Spannungen, Ströme oder Widerstand. Je nach Ausführung auch Frequenz, Temperatur, Luftdruck, Kapazität, Induktivität o.a. Was gemessen werden soll, wird über einen Drehschalter eingestellt. Der gemessene Wert wird dem Benutzer angezeigt. Die Einheit des Wertes muss der Skala entnommen werden die den Drehschalter umgibt. - Für eine Spannungsmessung muss das Gerät parallel zum Bauteil geschaltet werden. Eine Messleitung an das eine Bein des Bauteils, zweite Messleitung an das Zweite - Für eine Strommessung muss das Gerät in Reihe geschaltet werden. Ein Bein des Bauteils, durch den der Strom gemessen werden soll, von dem Stromkreis heraustrennen. Dann die eine Messleitung mit dem offenen Stromkreis verbinden und die andere mit dem nicht verbunden Bein des Bauteils. - Soll der Widerstand bestimmt werden, muss das Bauteil aus der Schaltung ausgebaut und dann mit den Messleitungen verbunden werden. ACHTUNG: Bevor man das Messgerät zwischen Strom-, Spannungsmessung usw. umschaltet, sollten die Messeleitungen nicht mit spannungsführenden Leitungen verbunden sein (Sicherung!). Bei einer Spannungsmessung ist der Innenwiderstand des Messgerätes extrem hoch, so kann kaum Strom durch das Gerät fließen. Im Gegensatz dazu ist bei einer Strommessung ist der Innenwiederstand des extrem gering, sodass der Stromfluss möglichst nicht gestört wird. LITERATUR: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) http://de.wikipedia.org/wiki/Multimeter http://www.elo-web.de/elo/grundlagen-und-ausbildung/messtechnik/messgeraete -9- Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Ohmsches Gesetz KURZBESCHREIBUNG : Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Strom und Spannung von bestimmten Zweipolen bei konstanten Bedingungen (Temperatur usw.). Wenn das Verhältnis von Spannung und Strom konstant bleibt, wird dieses als ohmscher Widerstand R des Zweipols bezeichnet. Das trifft z. B. auf Metalle zu. BESCHREIBUNG: Wenn bei diesen Zweipolen der durchfließende Strom I verändert wird, ändert sich die durch diesen Strom über den Zweipol verursachte Spannung U proportional: U (I ) k I Die Umstellung nach k liefert: k U I wobei der Proportionalitätsfaktor k bei sich änderndem Strom bzw. sich ändernder Spannung konstant bleibt und als ohmscher Widerstand R des Zweipols bezeichnet wird. Die Maßeinheit ist Ohm, wobei 1 Ohm = 1V/A entspricht. Ein Zweipol mit diesem Verhalten wird als linearer Widerstand bezeichnet. Das Ohmsche Gesetz beschreibt diesen Zusammenhang und lautet : R = konstant Die Bemessungsgleichung zum Ohmschen Gesetz lautet: R U I Durch entsprechende Umstellung kann bei zwei gegebenen Größen die jeweils fehlende errechnet werden. LITERATUR: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) Lunze, K.: Einführung in die Elektrotechnik. Berlin, VEB Verlag Technik, 1971. - 10 - Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Potentiometer SCHALTZEICHEN: Abbildungen: KURZBESCHREIBUNG: Potentiometer oder Kurz Poti, sind eine spezielle Form von Widerständen. Das besondere an ihnen ist, dass sie in ihrem Wert veränderbar sind. Dadurch lässt sich in Schaltungen eine Einstellmöglichkeit realisieren. BESCHREIBUNG: Im Aufbau unterscheidet sich ein Potentiometer ein wenig von einem ´´normalen´´ Widerstand. Diesmal ist der Widerstand zwar auch wieder al Schicht zwischen zwei Kontakten (1 und 3) ausgeführt. Zusätzlich gibt es noch den so genannten Mittelabgriff. Dieser ist mit dem (2.) Kontakt verbunden, und er kann durch drehen der Achse über die Widerstandsschicht bewegt werde. Je nach Stellung des Mittelabgriffes kann man also die Widerstände zwischen den Kontakten 1 und 2 sowie 2 und 3 verstellen. Dabei bleibt der Widerstand zwischen 1 und 3 jedoch immer unverändert. Schließt man an die Kontakte 1 und 3 eine Batterie, und vergleicht die Schaltung dann mit einem Spannungsteiler aus zwei Widerständen, fällt sofort auf, dass hier genau das gleiche passieren wird. Man kann mit einem Potentiometer also ganz einfach eine bestimmte Spannung am Mittelabgriff einstellen. Man kann auf die Spannungsteilerfunktion auch verzichten. Manchmal braucht man einfach nur einen einzelnen Widerstand, der sich aber ändern soll. Auch das kann man machen, indem man eben nur die Kontakte 1 und 2 (oder 2 und 3) verwendet. Den dritten lässt man dann einfach unverbunden, oder man verbindet ihn mit dem Mittelabgriff. LITERATUR: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) http://www.elo-web.de/elo/grundlagen-und-ausbildung/stromversorgung/batterien-und-netzteile - 11 - Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik Spannungs- / Stromquelle SCHALTZEICHEN: Spannungsquelle Stromquelle KURZBESCHREIBUNG : Spannungsquellen weisen zwischen ihren Klemmen eine Potenzialdifferenz auf, die sogenannte Spannung. Wenn die Klemmen leitend verbunden werden, verursacht diese Spannung einen Stromfluss. Stromquellen verursachen in einem geschlossenen Stromkreis immer den gleichen konstanten Stromfluss, unabhängig vom Widerstand der Schaltung. Die oben abgebildeten Schalzeichen stehen für ideale Spannungs- und Stromquellen, die nur in der Theorie existieren. BESCHREIBUNG: Wie gerade erwähnt gibt es die idealen Spannungs- und Stromquellen nur in der Theorie. Ideal bedeutet, dass sich die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangstrom (die Nennwerte) nicht ändern, egal wie stark die Quellen belastet werden. Das heißt, dass der Innenwiderstand der Spannungsquelle 0 Ohm beträgt und der der Stromquelle unendlich ist. Im Gegensatz dazu ändern sich die Werte von realen Quellen mit zunehmender Belastung. Umso mehr Strom eine Spannungsquelle liefern muss, umso niedriger wird die Ausgangspannung. Dies liegt daran, dass der Innenwiederstand nicht Null ist. Man kann sich vorstellen, dass der Innenwiderstand bei einer Spannungsquelle in Reihe geschalten ist, und somit fällt ein Teil der Spannung ab, sobald ein Strom fließt (vgl. Batterie). Ähnlich ist es auch bei Stromquellen, auch hier sinkt der Ausgangstrom mit zunehmender Belastung. Der Innenwiderstand von realen Stromquellen ist ebenso nicht unendlich, sondern es ist ein parallel zur Quelle geschalteter Widerstand vorhanden. Über diesen fließt intern ein Teil des Stromes der Quelle direkt wieder zurück und ist somit am Ausgang nicht verfügbar (vgl. Knotensatz). Durch bestimmte Schaltungen lassen sich stabilisierte Spannungsquellen bauen, die nach außen hin ein nahezu ideales Verhalten zeigen. Solche Schaltungen stabilisieren die Ausgangsspannung, so dass sie immer denselben Wert besitzt. Diese sind in jedem Netzgerät eingebaut. Stromquellen lassen sich ausschließlich durch Schaltungslogik realisieren. LITERATUR: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) http://www.elo-web.de/elo/grundlagen-und-ausbildung/stromversorgung/batterien-und-netzteile - 12 - Kleines Nachschlagewerk zur Elektrotechnik (Bipolar-) Transistor SCHALTZEICHEN: Kollektor Kollektor Basis Basis pnp-Bipolar-Transistor npn-Bipolar-Transistor Emitter Emitter KURZBESCHREIBUNG : Ein Bipolar-Transistor besteht aus zwei aufeinanderfolgenden pn-Übergängen, die durch drei kontaktierte halbleitende Schichten der Dotierung n-p-n bzw. p-n-p gebildet werden. Er erlaubt mit Hilfe eines kleinen Steuerstroms einen ggf. wesentlich größeren Laststrom proportional zu beeinflussen. Bipolar-Transistoren werden aus diesem Grund vor allem als Verstärkerelement und Schalter aber auch als regelbarer Widerstand eingesetzt. BESCHREIBUNG: Beim Anlegen einer positiven Spannung UBE wird der untere pn-Übergang zwischen Emitter und Basis in Durchlassrichtung n betrieben, d. h. Elektronen gelangen vom Emitter über den pnÜbergang und werden von der positiven Basis angezogen, es Basis p UCE fließt ein Strom IB. Da die mit der Basis verbundene p-Zone aber IB sehr klein ist, gelangt der größere Teil der Elektronen zum oberen n UBE pn-Übergang zwischen Kollektor und Basis, der durch diese Ladungsträgerkonzentration leitend wird (vgl. Diode). Emitter Wenn eine Spannung UCE zwischen Kollektor und Emitter angelegt wird, kann auf Grund der jetzt beiden durchlässigen pnÜbergänge ein Strom IC zwischen Emitter und Kollektor fließen. Die Durchlässigkeit des oberen pnÜbergangs und damit verbunden die Größe von IC ist von der Größe der Spannung UBE bzw. IB abhängig. Bereits mit geringen Variationen von UBE können große Änderungen von IC hervorgerufen werden. Die maximale Durchlässigkeit wird bei Silizium –Halbleitermaterial bei einer Basis-EmitterSpannung UBE von ca. 0,8 V erreicht. Durch eine geeignete Potentialverschiebung (Vorspannung) der Basis und Wahl eines entsprechenden Lastwiderstands können optimale Betriebsparameter des Transistors (Arbeitspunkt) eingestellt werden. Kollektor Ic LITERATUR: Vorlesung: Vorlesung: Grundlagen Elektrotechnik (1. Semester) Elektrische Bauelemente (3. Semester) http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm - 13 -
