Elektronische Bauteile - MM15-19a
Grundlagen Elektronischer Bauteile im 3. Lehrrjahr Motorradmechaniker.
Grundlagen Elektronischer Bauteile im 3. Lehrrjahr Motorradmechaniker.
Nenne drei Einsatzzwecke für LEDs.
- Lichtquelle (Scheinwerfer, Rücklicht, Bremsleuchte)
- Anzeigebauelemente
- Lichtschranken
Wozu wird ein bipolarer Transistor verwendet? Womit ist seine Wirkungsweise vergleichbar?
Bipolare Transistoren werden als kontaktlose Schalter eingesetzt. Ein Transistor lässt sich mit einem Relais vergleichen, schaltet jedoch sehr viel schneller.
Was ist ein Transistor?
Der Transistor ist ein steuerbarer Halbleiter, der mit einem kleinen Steuerstrom einen grossen Arbeitsstrom schaltet.
Welche zwei unterschiedlichen bipolare Transistoren gibt es? Wie heissen deren drei Anschlüsse?
- PNP-Transistor
- NPN-Transistor (wird häufiger verwendet)
Anschlüsse: Kollektor (C, "sammelt"), Emitter (E, "sendet"), Basis (B, "steuert")
Wie muss ein NPN-Transistor angeschlossen werden?
Wie muss ein PNP-Transistor angeschlossen werden?
- NPN-Transistor: Basis und Kollektor positiv, Emitter negativ
- PNP-Transistor: Basis und Kollektor negtiv, Emitter positiv
Benenne die bipolaren Transistoren.
Der Verbraucher wird üblicherweise ________ des Transistors angeschlossen.
Welche Aussagen sind korrekt?
Mit welcher Polarität wird die Basis eines NPN- bzw. PNP-Transistors angesteuert?
- NPN-Transistor: positiv
- PNP-Transistor: negativ
Welche vier Eigenschaften besitzen Feldeffekt-Transistoren?
- nahezu leistungsloses Schalten des Laststroms
- sehr kompakte Bauweise
- empfindlich gegen Überspannungen
- Schutsschaltungen benötigt
Weshalb werden NPN- und PNP-Transistoren bipolare Transistoren genannt?
Was ist zur Steuerung des Transistors notwendig?
Weil der Laststrom über zwei verschieden gepolte PN-Übergänge fliesst.
Zur Steuerung braucht es eine Spannung und einen Strom. Es braucht also eine Leistung (P=UxI).
Wie wird ein FET gesteuert?
Feldeffekt-Transistoren werden durch ein elektrisches Feld gesteuert. Dieses schliesst oder öffnet den Kanal, durch den der Laststrom fliesst.
Wie ist die Bewegungsrichtung der Ladungsträger in einem FET?
Die Ladungsträger bewegen sich immer von Source nach Drain.
N-Kanal: Freie Elektronen fliessen von S (negativer Pol) zu D (positiver Pol).
P-Kanal: Defektelektronen fliessen von S (postiver Pol) zu D (negativer Pol).
In welche zwei Kategorien können Feldeffekt-Transistoren eingeteilt werden?
- Sperrschicht-FET (Gate mit PN-Übergang)
- Isolierschicht-FET (MOS-FET: Gate mit Metall-Oxid-Schicht)
Wie funktioniert ein N- bzw. P-Kanal Sperrschicht FET?
Sperrschicht FET sind Verarmungstypen. Das heisst, dass sie bei U-GS=0V leitend sind.
P-Kanal Sperrschicht FET: Je positiver die Spannung am Gate, desto kleiner ID.
N-Kanal Sperrschicht FET: Je negativer die Spannung am Gate, desto kleiner ID.
Anders gesagt: Je grösser eine postive oder negative Spannung am Gate desto mehr "verarmt der Kanal" bzw. weniger Strom lässt er fliessen.
Welche zwei Typen von MOS-FET gibt es?
- Verarmungstyp: Je grösser U-GS, desto kleiner ID. -> selbstleitend
- Anreicherungstyp: Je grösser U-GS, desto grösser ID. -> selbstsperrend
Wodurch könnte ein Fototransistor ersetzt werden?
Durch eine Fotoelement und ein Transistor. Das Fotoelement wird der Basis vorgeschaltet. Je nach Lichtmenge liegt die Basis an Spannung oder nicht: Der Transistor schaltet oder sperrt.
Wie ist ein Thyristor aufgebaut?
- vier Halbleiterschichten: PNPN
- Anode
- Kathode
- Gate
Das Gate liegt entweder am mittleren N-Leiter (N-Thyristor) oder am mittleren P-Leiter (P-Thyristor).
Wie wird ein Thyristor gesteuert?
Der Thyristor wird anoden- oder kathodenseitig gesteuert (N- bzw. P-Thyristor). Zur Zündung braucht es eine Steuerspannung U-GK, die der Zündstrom IG liefert.
Nach dem Durchsteuern des Thyristors wirken sich weitere Steuerimpulse am Gate nicht mehr aus. Der Thyristor leitet bis der Haltestrom unterschritten wird.
Was ist eine integrierte Schaltung (IC)?
Integrierte Schaltungen sind Bausteine mit sehr kleinen Abmessungen, in denen elektronische Einzelbauelemente zu Schaltungen zusammengefasst werden. Es wird im Nanometer-Bereich gearbeitet.
Wie werden die Elektronen auf der äussersten Schale genannt und welche Eigenschaft eines Metalles bestimmen sie?
Die Valenzelektronen bestimmen die elektrische Leitfähigkeit eines Stoffes.
Welche zwei Aussagen zu Valenzelektronen sind korrekt?
Was versteht man unter Dotieren?
Unter Dotieren versteht man das gezielte Verunreinigen mit drei- oder fünfwertigen Fremdatomen.
Wie werden NTC-Widerstände auch noch genannt?
Heissleiter.
Was verursacht eine Steigerung des Widerstands in einem PTC-Widerstand?
Welche zwei Aussagen über einen NTC-Widerstand sind korrekt?
Weshalb ist ein PTC-Widerstand vor Selbstzerstörung geschützt?
Einhergehend mit einer erhöhten Stromzufuhr ist eine Steigerung der Temperatur. Bei steigender Temperatur erhöht sich aber gleichzeitig auch der Widerstand. Dies hat wiederum einen tieferen Stromdurchfluss und somit sinkender Temperatur zur Folge. Der PTC-Widerstand ist somit geschützt vor einer Selbstzerstörung.
Was versteht man unter einem LDR-Widerstand?
LDR steht für "Light Dependent Resistor", also einen lichtabhängigen Widerstand. Er wird auch Fotowiderstand genannt.
Welche zwei Aussagen sind korrekt?
"Ein VDR-Widerstand...
Welche zwei Aussagen sind falsch?
"Ein Oszilloskop...
Wie verhalten sich Halbleiter bei zunehmender Temperatur?
Halbleiter sind Heissleiter. Bei zunehmender Temperatur erhöht sich die Leitfähigkeit: Elektronen werden aus ihren Valenzbindungen gerissen und zu freien Elektronen - Sie werden zu Leitungselektronen.
Von welchen vier Parametern ist die Leitfähigkeit eines Halbleiters abhängig?
- Temperatur
- Stromstärke
- Spannung
- Material
Welche Art von Halbleitern gibt es? Wodurch unterscheiden sie sich?
Es gibt N-Leiter und P-Leiter.
- Bei einem N-Leiter wurde ein Halbleiter mit einem fünfwertigem Fremdatom dotiert. Im Kristallgitter befinden sich somit pro Fremdatom ein freies Elektron (negative Ladung).
- Bei einem P-Leiter wurde ein Halbleiter mit einem dreiwertigem Fremdatom dotiert. Im Kristallgitter gibt es somit pro Fremdatom ein Loch (positive Ladung).
Weshalb sinkt der Widerstand eines NTC-Leiters bei steigender Temperatur?
Durch steigende Temperatur werden Valenzelektronen zu freien Elektronen. Eine grössere Anzahl freier Elektronen ist gleichbedeutend mit einer besseren Leitfähigkeit bzw. weniger Widerstand.
Weshalb erwärmt sich ein Gleichrichter?
An den Dioden des Gleichrichters entsteht ein Spannungsabfall, der zu Verlustleistung führt (Wärmeabgabe). Der Spannungsabfall beträgt pro Diode 0,7 Volt.
Nenne drei Anwedungsbeispiele für einen PTC-Widerstand.
- Übertemperaturschutz für Saugrohrvorwärmung
- Glühstiftkerzen
- heizbare Heckscheiben oder Seitenspiegel
Nenne zwei Anwendungsbeispiele für einen LDR-Widerstand.
- Belichtungsmesser
- Dämmerungsschalter (autom. Lichteinschaltung, Displayhelligkeit, Abblenden Innenspiegel)
Wie verhält sich der Widerstand bei einem VDR? Wo wird er eingesetzt?
- Ein VDR hat bei tiefer Spannung einen hohen und bei hoher Spannung einen tiefen Widerstand.
- Diese Widerstände werden als Überspannungsschutz von elektronischen Bauteilen eingesetzt.
Wozu werden NTC- und PTC-Widerstände eingesetzt? Wie werden sie auch noch genannt?
Die Widerstände werden als Messwertgeber bei Anlagen eingesetzt, in denen ein Temperaturwert erfasst werden muss.
Der Temperaturwert wird dabei in einen Spannungswert umgesetzt, der dann zur Anzeige oder zum Steuern und Regeln verwendet wird.
Thermistoren werden bespielsweise zur Ermittlung der Motoröl- oder Kühlmitteltemperatur eingesetzt.
Welche zwei Aussagen sind korrekt?
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Wie werden die Elektronen auf der äussersten Schale genannt und welche Eigenschaft eines Metalles bestimmen sie?
Die Valenzelektronen bestimmen die elektrische Leitfähigkeit eines Stoffes.
Welche zwei Aussagen zu Valenzelektronen sind korrekt?
Was versteht man unter Dotieren?
Unter Dotieren versteht man das gezielte Verunreinigen mit drei- oder fünfwertigen Fremdatomen.
Wie werden NTC-Widerstände auch noch genannt?
Heissleiter.
Was verursacht eine Steigerung des Widerstands in einem PTC-Widerstand?
Welche zwei Aussagen über einen NTC-Widerstand sind korrekt?
Weshalb ist ein PTC-Widerstand vor Selbstzerstörung geschützt?
Einhergehend mit einer erhöhten Stromzufuhr ist eine Steigerung der Temperatur. Bei steigender Temperatur erhöht sich aber gleichzeitig auch der Widerstand. Dies hat wiederum einen tieferen Stromdurchfluss und somit sinkender Temperatur zur Folge. Der PTC-Widerstand ist somit geschützt vor einer Selbstzerstörung.
Was versteht man unter einem LDR-Widerstand?
LDR steht für "Light Dependent Resistor", also einen lichtabhängigen Widerstand. Er wird auch Fotowiderstand genannt.
Welche zwei Aussagen sind korrekt?
"Ein VDR-Widerstand...
Welche zwei Aussagen sind falsch?
"Ein Oszilloskop...
Wie verhalten sich Halbleiter bei zunehmender Temperatur?
Halbleiter sind Heissleiter. Bei zunehmender Temperatur erhöht sich die Leitfähigkeit: Elektronen werden aus ihren Valenzbindungen gerissen und zu freien Elektronen - Sie werden zu Leitungselektronen.
Von welchen vier Parametern ist die Leitfähigkeit eines Halbleiters abhängig?
- Temperatur
- Stromstärke
- Spannung
- Material
Welche Art von Halbleitern gibt es? Wodurch unterscheiden sie sich?
Es gibt N-Leiter und P-Leiter.
- Bei einem N-Leiter wurde ein Halbleiter mit einem fünfwertigem Fremdatom dotiert. Im Kristallgitter befinden sich somit pro Fremdatom ein freies Elektron (negative Ladung).
- Bei einem P-Leiter wurde ein Halbleiter mit einem dreiwertigem Fremdatom dotiert. Im Kristallgitter gibt es somit pro Fremdatom ein Loch (positive Ladung).
Weshalb sinkt der Widerstand eines NTC-Leiters bei steigender Temperatur?
Durch steigende Temperatur werden Valenzelektronen zu freien Elektronen. Eine grössere Anzahl freier Elektronen ist gleichbedeutend mit einer besseren Leitfähigkeit bzw. weniger Widerstand.
Weshalb erwärmt sich ein Gleichrichter?
An den Dioden des Gleichrichters entsteht ein Spannungsabfall, der zu Verlustleistung führt (Wärmeabgabe). Der Spannungsabfall beträgt pro Diode 0,7 Volt.
Nenne drei Anwedungsbeispiele für einen PTC-Widerstand.
- Übertemperaturschutz für Saugrohrvorwärmung
- Glühstiftkerzen
- heizbare Heckscheiben oder Seitenspiegel
Nenne zwei Anwendungsbeispiele für einen LDR-Widerstand.
- Belichtungsmesser
- Dämmerungsschalter (autom. Lichteinschaltung, Displayhelligkeit, Abblenden Innenspiegel)
Wie verhält sich der Widerstand bei einem VDR? Wo wird er eingesetzt?
- Ein VDR hat bei tiefer Spannung einen hohen und bei hoher Spannung einen tiefen Widerstand.
- Diese Widerstände werden als Überspannungsschutz von elektronischen Bauteilen eingesetzt.
Wozu werden NTC- und PTC-Widerstände eingesetzt? Wie werden sie auch noch genannt?
Die Widerstände werden als Messwertgeber bei Anlagen eingesetzt, in denen ein Temperaturwert erfasst werden muss.
Der Temperaturwert wird dabei in einen Spannungswert umgesetzt, der dann zur Anzeige oder zum Steuern und Regeln verwendet wird.
Thermistoren werden bespielsweise zur Ermittlung der Motoröl- oder Kühlmitteltemperatur eingesetzt.
Welche zwei Aussagen sind korrekt?
Weshalb leitet eine Diode nicht in Sperrrichtung?
Die Löcher aus dem P-Material und die freien Elektronen aus dem N-Material werden weg von der Raumladungszone gezogen. Durch den PN-Übergang fliesst (fast) kein Strom.
Welche zwei Begriffe bezeichnen die Spannung, bei der eine Diode in Durchlassrichtung leitet?
Schwellspannung oder Schleusenspannung
Nenne drei Anwendungsbeispiele für Dioden in der Motorradtechnik.
- Gleichrichter
- Startschutzeinrichtung
- Steuergerät
Wie wird die Dioden-Schaltung eines Reglers auch noch genannt?
Vollweggleichrichtung oder Grätz-Schaltung.
Nenne Vor- und Nachteile einer Vollweggleichrichtung.
Vorteil:
- Es werden beide Halbwellen ausgenützt: Effiziente Gleichrichtung mit hohem Wirkungsgrad.
Nachteile:
- Um einen 1-Phasen-Wechselstrom gleichzurichten, werden 4 Dioden benötigt.
- Für jede Halbwelle entsteht ein Spannungsabfall an den Dioden. Diese Verlustleistung führt zu Wärmeabgabe.
Wozu dient ein Kondensator in einer Siebschaltung?
Der Kondensator glättet gleichgerichtete Spannungen (Pulsation).
Weshalb entsteht beim Ausschalten eines Steuerstromkreises eine hohe Spannung?
Beim Ausschalten des Stromkreises bricht das Magnetfeld in der Relaiswicklung zusammen: Es entsteht eine hohe Selbstinduktionsspannung. Diese ist der angelegten Spannung gleichgerichtet und beträgt über 100 Volt.
Durch welche drei Bauteile können Spannungsspitzen beim Ausschalten des Steuerstromkreises verhindert werden?
- Kondensator
- Varistor (VDR)
- Freilaufdiode
Wie verhindert eine Diode Spannungsspitzen? Wie muss sie in Position zum Relais verbaut sein?
Die Diode wird parallel zum Relais geschaltet. Sie ist so ausgerichtet, dass der Steuerstrom den Weg über das Relais nimmt.
Im Ausschaltmoment wird die Diode in Durchlassrichtung betrieben. Sie schliesst das Relais kurz und begrenzt dadurch die Spannung in der Schaltung auf 0,7 Volt.
Weshalb nimmt die Leitfähigkeit von Metallen bei zunehmender Temperatur ab?
Mit steigender Temperatur nimmt die Elektronenbeweglichkeit ab, da die Elektronen immer mehr mit anderen Gitterbausteinen zusammenstossen.
Wie viele Valenzelektronen besitzen die Halbleiterelemente Silizium und Germanium?
Wie werden "Löcher" bzw. fehlende Elektronen auch noch genannt? Besteht dort eine positive oder negative Ladung?
Dieses Loch wird auch Fehlstelle oder Defektelektron genannt. Es besteht eine positive Ladung, da ein Elektron (negativ geladenes Masseteilchen) fehlt.
Was versteht man unter Rekombination in Zusammenhang mit Strom in Halbleitern?
Wird ein freies Elektron (Leitungselektron) von der positiven Ladung eines Lochs eingefangen, so spricht man von Rekombination.
Bei welchen zwei Werkstoffen handelt es sich um dreiwertige Atome?
Bei der N-Dotierung werden...
Wodurch haben P-Leiter eine erhöhte Leitfähigkeit?
Ein P-Leiter ist ein mit dreiwertigen Fremdatomen verunreinigtes Halbleitermaterial. Die erhöhte Leitfähigkeit wird druch Defektelektronen (Löcher) hervorgerufen. Diese verhalten sich wie positive Ladungsträger.
Welche Aussage ist falsch?
Was ist ein PN-Übergang?
Grenzen zwei Halbleiterschichten mit verschiedenen Leitungsarten (P-Leiter und N-Leiter) aneinander, so spricht man von einem PN-Übergang.
Was versteht man unter Diffusion in einem PN-Übergang?
Durch die Wärmebewegung der Teilchen treten Elektronen vom N-Leiter in den P-Leiter und Löcher vom P-Leiter in den N-Leiter. Diesen Vorgang nennt man Diffusion. Danach befinden sich in der Grenzschicht keine beweglichen Ladungsträger mehr.
Weshalb entsteht am PN-Übergang eine Diffusionsspannung? Was bewirkt diese?
Die Diffusionsspannung ist eine Folge der Diffusion, die dem P-Leiter in der Grenzschicht eine negative Ladung und dem N-Leiter in der Grenzschicht eine positive Ladung verschafft. Die Diffusionsspannung verhindert ein weiteres Eindringen von Ladungsträgern in die Grenzschicht. Diese wird dadurch zu einer Sperrschicht.
