Elektrotechnik für Elektroberufe
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Diese Kartei ist Teil der Sammlung Elektrotechnik für Elektroberufe
Die Leitfähigkeit eines Stoffes ist von der Anzahl der freien Ladungsträger (Elektronen) abhängig. Aus der Elektrotechnik ist bekannt, dass es Leiter und Nichtleiter (Isolatoren) gibt. Zwischen diesen beiden Gruppen befinden sich die so genannten Halbleiter, welche je nach äusserem Einfluss sowohl als Leiter, wie auch als Isolator wirken.
Ein Drucksensor. Durch das Biegen der Folie verlängert sich der Widerstandsdraht und zugleich verkleinert sich der Querschnitt. Beides führt zu einer Vergrösserung des Widerstandswertes.
Messung von Licht, Lichtschranken, Dämmerungsschalter, PIR
Wie verhält sich ein LDR bei verschiedenen Beleuchtungsstärken?
Die Leitfähigkeit des Fotowiderstandes nimmt mit steigender Beleuchtungsstärke zu, der Widerstand sinkt.
Wie werden Fotowiderstände auch bezeichnet?
Sie werden häufig als "Lichtabhängige Widerstände" LDR (Light Dependent Resistor) bezeichnet.
Nennen Sie einige Anwendungen von spannungsabhängigen Widerständen.
Ableitung hoher Spannungen
Spannungsstabilisierung
Wie verändert sich der Widerstand eines VDR’s, wenn die Spannung ansteigt?
Der Widerstand des VDR’s sinkt mit zunehmender Spannung.
Nennen Sie einige Anwendungen von NTC-Widerständen.
Messtechnik, Steuerungstechnik, Verzögerungsschaltungen, Temperaturstabilisierung, Strombegrenzung z.B. beim Einschalten von Glühlampen
Wie verhält sich der Widerstand bei Heissleitern?
Heissleiter leiten im heissen Zustand besser, ihr Widerstand sinkt mit zunehmender Temperatur.
Welche Materialien haben das NTC-Verhalten?
Kohle, Elektrolyte, Halbleiter und Gase
Die freien, für den Stromtransport erforderlichen Elektronen, werden mit steigender Temperatur stärker auf ihrem Weg behindert. Dadurch wird der elektrische Strom kleiner. Diese Behinderung hat mit der stärkeren Molekularbewegung zu tun, die bei höherer Temperatur auftritt.
Wie verhält sich der Widerstand bei Kaltleitern?
Kaltleiter leiten bei kalten Temperaturen besser. Ihr Widerstand steigt mit zunehmender Temperatur.
Drehwiderstände sind in der Normalausführung eingängig und als Präzisionsregler mehrgängig erhältlich. Was bedeuten diese Angaben?
Bei eingängigen Drehwiderständen kann mit einer Umdrehung der ganze Widerstandsbereich eingestellt werden.
Bei mehrgängigen Drehwiderständen wird z. B. erst nach 10 Umdrehungen der Widerstandsendwert erreicht.
Unter welchem Namen sind Drehwiderstände auch bekannt?
Potenziometer
Wie werden die Widerstandswerte auf Schichtwiderständen angegeben?
Die Widerstandswerte und Fertigungstoleranzen werden durch Zahlen oder Farbringe gekennzeichnet. Meistens besitzen die Widerstandswerte vier Farbringe. Die ersten zwei Ringe geben den Widerstandswert an. Der dritte Ring gibt den Multiplikator an. Der vierte Ring definiert die Toleranz. Den Toleranzring erkennt man daran, dass er etwas abgesetzt angebracht ist. Bei der E96 und der E192 – Normreihe reichen vier Ringe für die exakte Kennzeichnung nicht aus. Deshalb sind fünf Ringe vorhanden. Dabei geben die ersten drei Ringe den Widerstandswert an.
Die Belastbarkeit von Schichtwiderständen liegt meist zwischen 0,1 W – 2 W
Welche Vor- und welche Nachteile haben Drahtwiderstände?
Vorteile: Grosse Leistung, robust und wärmefest
Nachteile: Teuer, normalerweise induktive Wirkung (Spule)
Welche beiden Arten von Festwiderständen sind Ihnen bekannt?
- Drahtwiderstände
- Schichtwiderstände
Warum gibt es für Festwiderstände Normreihen?
Die Festwiderstände haben einen vom Hersteller festgelegten Nennwert. Die Normreihe dieser Nennwiderstände ist so aufgebaut, dass sie mit der dazugehörenden Toleranz, z.B. ± 10 % bei der Reihe E12, die Widerstandsskala lückenlos abdecken. Die Zahl 12 bei der Normreihe E12 bedeutet, dass pro Dekade (z.B. zwischen 10 und 100 Ohm) 12 Widerstandswerte definiert sind.
In welche drei Arten werden elektrische Widerstände unterteilt?
- Festwiderstände
- Mechanisch veränderbare Widerstände
- Veränderliche Widerstände
Wozu werden in der Praxis Leuchtdioden verwendet?
Anzeigen jeglicher Art, wie z.B. Siebensegmentanzeigen Als Lichtquellen für Beleuchtungszwecke Als Quellen in Lichtschrankensteuerungen Datenübermittlung, auch im Infrarotbereich
Sie werden eingesetzt für Lichtschranken und für die Datenübermittlung im Zusammenhang mit Lichtwellenleitern.
Gegenüber LDR’s haben Fotodioden den Vorteil, dass sie viel schneller ihre Leitfähigkeit ändern.
Fällt kein Licht (Strahlungsenergie) auf die Grenzschicht, so kann nur ein sehr kleiner Sperrstrom fliessen. Bei Lichteinfall werden einzelne Valenzelektronen aus ihren Bindungen gerissen. Diese freien Ladungsträger verringern den elektrischen Widerstand.
Zenerdioden werden stets in Sperrrichtung betrieben.
Was erkennen Sie bei der Betrachtung der Durchgangskennlinie einer Zenerdiode?
Im Durchlassbereich ist die Kennlinie gleich, wie bei einer „normalen“ Diode.
Welcher Unterschied besteht zwischen einer Zenerdiode und einer „normalen“ Siliziumdiode?
Wird die Spannung in Sperrrichtung vergrössert, so steigt bei der Zenerdiode der Sperrstrom bei einem bestimmten Spannungswert sehr stark an. Je nach Aufbau und Dotierung ist dieser Spannungswert verschieden.
Ohne Dioden müssten zusätzliche Kontakte verwendet werden. Dioden vereinfachen die Schaltung und sparen Kontakte. Die Verwendung ist in der Regel bei Schaltungen mit Gleichspannung.
Welchen Nutzen bringt eine in Sperrrichtung betriebene Diode (Freilaufdiode), die parallel zu einem DC-Relais (Induktivität) geschaltet ist?
Die hohe Selbstinduktionsspannung mit umgekehrter Polarität, wird über die Diode und den Eigenwiderstand des Relais abgebaut.
Kann durch Glättungskondensatoren eine ideale Gleichspannung erzeugt werden?
Nein, es bleibt immer eine Restwelligkeit. Während den „Spannungslücken“ entlädt sich der Kondensator, bis er von der nächsten Halbwelle wieder bis zum Scheitelwert geladen wird.
In den Telefonapparaten werden Gleichrichter auch als Verpolungsschutz verwendet. Was bedeutet dies?
Werden die a- und b-Adern bei einer Steckdose vertauscht, so bekommt die Elektronik im Innern des Telefonapparates immer noch die korrekt gepolte Ruhespannung von 48 V DC.
Zweiweggleichrichter, Zweipulsschaltung, Grätzschaltung, Vollweggleichrichter
Welche Schaltung erzeugt den abgebildeten Spannungsverlauf?
Einweggleichrichterschaltung mit Glättung
Wozu werden Gleichrichter eingesetzt?
Die Aufgabe von Gleichrichtern besteht darin, aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung zu erzeugen.
Wie nennt man die abgebildete Schaltung?
Einweggleichrichterschaltung
Welche Eigenschaft besitzt der Durchlassbereich einer Siliziumdiode?
Die Diode beginnt ab etwa 0,7 V zu leiten. Wird der Strom durch die Diode erhöht, verändert sich die Spannung UF praktisch nicht.
Wie verhält sich der Sperrbereich einer Diode?
Theoretisch fliesst unabhängig von der Spannung UR kein Strom IR. Wird eine zu hohe Sperrspannung angelegt, so wird die Diode zerstört.
Geben Sie die Schwellspannung für die drei Halbleitermaterialien an.
Silizium: 0,7 V
Germanium: 0,3 V
Selen: 0,5 V
Was sind Dioden?
Halbleiterdioden sind elektronische Bauelemente, die im Wesentlichen aus einem PN-Übergang (zusammengebrachtes n- und p-dotiertes Material) bestehen. Im elektrischen Stromkreis wirken Dioden wie ein Ventil, das heisst der elektrische Strom kann nur in eine Richtung durch Dioden fliessen.
Welche Wertigkeit haben die Fremdatome beim p-dotieren?
Sie sind 3-wertig. Es hat ein Elektron für die Bindung mit Silizium zu wenig. Damit entsteht ein Loch. Der Buchstabe p steht für positiv.
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Lernkarten
Wie verhält sich der Sperrbereich einer Diode?
Theoretisch fliesst unabhängig von der Spannung UR kein Strom IR. Wird eine zu hohe Sperrspannung angelegt, so wird die Diode zerstört.
Geben Sie die Schwellspannung für die drei Halbleitermaterialien an.
Silizium: 0,7 V
Germanium: 0,3 V
Selen: 0,5 V
Was sind Dioden?
Halbleiterdioden sind elektronische Bauelemente, die im Wesentlichen aus einem PN-Übergang (zusammengebrachtes n- und p-dotiertes Material) bestehen. Im elektrischen Stromkreis wirken Dioden wie ein Ventil, das heisst der elektrische Strom kann nur in eine Richtung durch Dioden fliessen.
Welche Wertigkeit haben die Fremdatome beim p-dotieren?
Sie sind 3-wertig. Es hat ein Elektron für die Bindung mit Silizium zu wenig. Damit entsteht ein Loch. Der Buchstabe p steht für positiv.
Wann spricht man von n-dotiertem Silizium?
Wenn dem reinen Silizium 5-wertige Fremdatome beigefügt werden. Bei fünf Valenzelektronen geht ein Valenzelektron keine Bindung ein. Es steht damit ein freies Elektron für den Stromtransport zur Verfügung. Da dieses Elektron, wie jedes Elektron, negativ geladen ist, spricht man von n-dotieren.
Um einem Halbleiter besondere elektrisch definierte Eigenschaften zu geben, wird das vierwertige Halbleitermaterial mit 3oder 5-wertigen Fremdatomen verunreinigt.
Welche Ladungsträger sind in Halbleitermaterialien vorhanden?
Elektronen (-), Löcher (+)
Wie kann die Eigenleitung bei Halbleitermaterialien einsetzen?
Wenn einem Halbleitermaterial Energie zugeführt, z.B. in Form von Wärme oder Licht können einige Valenzverbindungen aufbrechen. Dadurch entstehen freie Elektronen und das Material wird elektrisch leitend.
Silizium, Germanium, Selen
Halbleiter sind vierwertig. Was bedeutet dies?
Diese Materialien besitzen vier Valenzelektronen und können mit ihren 4 Valenzelektronen 4 Nachbaratome binden.
Die Leitfähigkeit eines Stoffes ist von der Anzahl der freien Ladungsträger (Elektronen) abhängig. Aus der Elektrotechnik ist bekannt, dass es Leiter und Nichtleiter (Isolatoren) gibt. Zwischen diesen beiden Gruppen befinden sich die so genannten Halbleiter, welche je nach äusserem Einfluss sowohl als Leiter, wie auch als Isolator wirken.
Ein Drucksensor. Durch das Biegen der Folie verlängert sich der Widerstandsdraht und zugleich verkleinert sich der Querschnitt. Beides führt zu einer Vergrösserung des Widerstandswertes.
Messung von Licht, Lichtschranken, Dämmerungsschalter, PIR
Wie verhält sich ein LDR bei verschiedenen Beleuchtungsstärken?
Die Leitfähigkeit des Fotowiderstandes nimmt mit steigender Beleuchtungsstärke zu, der Widerstand sinkt.
Wie werden Fotowiderstände auch bezeichnet?
Sie werden häufig als "Lichtabhängige Widerstände" LDR (Light Dependent Resistor) bezeichnet.
Nennen Sie einige Anwendungen von spannungsabhängigen Widerständen.
Ableitung hoher Spannungen
Spannungsstabilisierung
Wie verändert sich der Widerstand eines VDR’s, wenn die Spannung ansteigt?
Der Widerstand des VDR’s sinkt mit zunehmender Spannung.
Nennen Sie einige Anwendungen von NTC-Widerständen.
Messtechnik, Steuerungstechnik, Verzögerungsschaltungen, Temperaturstabilisierung, Strombegrenzung z.B. beim Einschalten von Glühlampen
Wie verhält sich der Widerstand bei Heissleitern?
Heissleiter leiten im heissen Zustand besser, ihr Widerstand sinkt mit zunehmender Temperatur.
Welche Materialien haben das NTC-Verhalten?
Kohle, Elektrolyte, Halbleiter und Gase
Die freien, für den Stromtransport erforderlichen Elektronen, werden mit steigender Temperatur stärker auf ihrem Weg behindert. Dadurch wird der elektrische Strom kleiner. Diese Behinderung hat mit der stärkeren Molekularbewegung zu tun, die bei höherer Temperatur auftritt.
Wie verhält sich der Widerstand bei Kaltleitern?
Kaltleiter leiten bei kalten Temperaturen besser. Ihr Widerstand steigt mit zunehmender Temperatur.
Drehwiderstände sind in der Normalausführung eingängig und als Präzisionsregler mehrgängig erhältlich. Was bedeuten diese Angaben?
Bei eingängigen Drehwiderständen kann mit einer Umdrehung der ganze Widerstandsbereich eingestellt werden.
Bei mehrgängigen Drehwiderständen wird z. B. erst nach 10 Umdrehungen der Widerstandsendwert erreicht.
Unter welchem Namen sind Drehwiderstände auch bekannt?
Potenziometer
Wie werden die Widerstandswerte auf Schichtwiderständen angegeben?
Die Widerstandswerte und Fertigungstoleranzen werden durch Zahlen oder Farbringe gekennzeichnet. Meistens besitzen die Widerstandswerte vier Farbringe. Die ersten zwei Ringe geben den Widerstandswert an. Der dritte Ring gibt den Multiplikator an. Der vierte Ring definiert die Toleranz. Den Toleranzring erkennt man daran, dass er etwas abgesetzt angebracht ist. Bei der E96 und der E192 – Normreihe reichen vier Ringe für die exakte Kennzeichnung nicht aus. Deshalb sind fünf Ringe vorhanden. Dabei geben die ersten drei Ringe den Widerstandswert an.
Die Belastbarkeit von Schichtwiderständen liegt meist zwischen 0,1 W – 2 W
Welche Vor- und welche Nachteile haben Drahtwiderstände?
Vorteile: Grosse Leistung, robust und wärmefest
Nachteile: Teuer, normalerweise induktive Wirkung (Spule)
Welche beiden Arten von Festwiderständen sind Ihnen bekannt?
- Drahtwiderstände
- Schichtwiderstände
Warum gibt es für Festwiderstände Normreihen?
Die Festwiderstände haben einen vom Hersteller festgelegten Nennwert. Die Normreihe dieser Nennwiderstände ist so aufgebaut, dass sie mit der dazugehörenden Toleranz, z.B. ± 10 % bei der Reihe E12, die Widerstandsskala lückenlos abdecken. Die Zahl 12 bei der Normreihe E12 bedeutet, dass pro Dekade (z.B. zwischen 10 und 100 Ohm) 12 Widerstandswerte definiert sind.
In welche drei Arten werden elektrische Widerstände unterteilt?
- Festwiderstände
- Mechanisch veränderbare Widerstände
- Veränderliche Widerstände
