Elektronische Bauelemente Grundlagen und Anwendungsbeispiele Demo POWER Elektrotechnik Mechatronik

Inhalt: Einführung Vorbemerkungen Temperaturabhängige Widerstände 1.1 Kaltleiter PTC 1.2 Heißleiter NTC Spannungsabhängiger Widerstand VDR Magnetfeldabhängiger Widerstand MDR Lichtabhängiger Widerstand LDR Halbleiterdioden 5.1 Gleichrichterdiode 5.2 Z-Diode 5.3 Leuchtdiode LED Transistoren 6.1 Bipolarer Transistor 6.2 Feldeffekttransistor FET 6.3 IGBT 6.4 Fototransistor Thyristoren 7.1 Thyristortriode 7.2 GTO- u. IGC-Thyristor 7.3 Triac Fachlexikon Englischlexikon Quellenangaben Impressum Inhalt:

1.2 Kaltleiter PTC Aufgaben Zusatzinformation Wenn die Leitfähigkeit eines Bauteils bei steigender Temperatur abnimmt, sein Widerstand für den elektrischen Strom also größer wird, liegt ein Kaltleiter vor. Der Widerstand besitzt einen positiven Temperaturbeiwert und wird daher auch PTC (Positive Temperature Coefficient) genannt. Reine Metalle sind Kaltleiter, ändern aber den Widerstandswert bei Temperaturänderung nicht sehr stark. Dagegen weisen Halbleiter-PTCs ein viel stärker ausgeprägtes Temperaturverhalten auf. Kaltleiter sind Widerstände meist aus dotierter polykristalliner Titankeramik. Sie haben in einem bestimmten Temperaturbereich einen sehr hohen positiven Temperaturkoeffizienten. Der Nennwiderstand gilt für den Bezugspunkt Tn der Kennlinie. Zur Messung der Temperatur werden wegen der nahezu linearen Widerstandsänderung in einem weiten Bereich oft Widerstände aus Platin oder Nickel eingesetzt. Genormt und weit verbreitet sind der PT 100 (Platin) und der NT 100 (Nickel). Beide Messwiderstände haben bei 00C 100Ω. Der nutzbare Temperaturbereich eines PTC liegt im Bereich von Tn bis Te. Widerstand eines PT100 als Funktion der Temperatur Zusatzinformation Aufgaben

5.3 Leuchtdiode LED Aufgaben Zusatzinformation Eine Leuchtdiode (Light Emitting Diode) ist ein Halbleiterbauelement, das elektrischen Strom in Licht umwandelt. Als Halbleitermaterial werden Mischkristalle aus den Elementen Gallium, Arsen, Phosphor und Natrium verwendet. Zusammensetzung und Dotierung bestimmen die Leuchtfarbe. Vorteile der LEDs im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln sind weit besserer Wirkungsgrad, lange Lebensdauer, niedrige Betriebstemperatur und hohe mechanische Stabilität. Nachteilig ist das begrenzte Farbspektrum und die geringe Lichtstärke. Leuchtdioden werden immer in Durchlassrichtung betrieben, d.h. an der Anode liegt der postive Pol der Spannungsquelle, an der Katode der negative. Die Anschlussdrähte sind unterschiedlich lang. Dabei ist der kürzere Draht der Katodenanschluss. Man benötigt zur Spannungseinstellung und zur Strombegrenzung immer einen Vorwiderstand. Die Spannung der Leuchtdiode hängt von der Lichtfarbe und vom Halbleiteraufbau ab. Sie wird Datenblättern oder Tabellen entnommen. Zusatzinformation Für Siebensegmentanzeigen zur Zahlen- und Buchstabendarstellung werden stabförmige LEDs hergestellt. Aufgaben

6.3 Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT Der IGBT vereint die positive Eigenschaften des bipolaren Transistors mit den guten Eigenschaften des MOS-FET: Seine Kollektor-Emitter-Strecke kann nahezu leistungslos über das elektrische Feld des Gates gesteuert werden. Dabei sind die Verluste im durchgeschalteten, also niederohmigen Zustand und im Sperrzustand sehr gering und er kann mit hoher Taktfrequenz betrieben werden. Der IGBT besitzt die Fähigkeit Kurzschlüsse zu beherrschen: im Falle äußeren Kurzschlusses wird der Strom auf einen vom Design des Bauelements gegebenen Wert begrenzt und der IGBT kann innerhalb der folgenden 10 μs sicher und ohne Folgeschäden abgeschaltet werden. Der IGBT ist ein Transistor, der ausschließlich als elektronischer Schalter eingesetzt wird. Sein Haupteinsatzgebiet findet er in der Frequenzumrichtertechnik als Wechselrichter. Da man hierzu 6 IGBTs in Brückenschaltung benötigt, werden meist komplette Umrichtermodule, zusammen mit der erforderlichen Schutzbeschaltung, hergestellt. Zusatzinformation Aufgaben

Autor: Klaus-Peter Wagner Hoföschle 11 87439 Kempten im Allgäu Kontakt: kontakt@power-p.de Elektrotechnik Mechatronik