Einführung in die Elektronik und ihre Bauelemente

Grundlagen der Elektronik

Eine elektronische Schaltung ist eine Kombination von Komponenten, die als Ganzes funktionieren und eine bestimmte Verarbeitung von elektrischen Signalen durchführen. Beispiele hierfür sind: das Erzeugen von Funkwellen, das deutliche Steigern der Signalleistung, die Bildwiedergabe etc.

Aktive und passive Bauelemente

Die aktiven Komponenten sind diejenigen, die in der Lage sind, ein elektrisches Signal zu erzeugen, zu verändern oder zu verstärken, wie zum Beispiel: Batterien, Generatoren, Dioden und Transistoren.

Die passiven Komponenten sind diejenigen, die keine Verstärkung bewirken, sondern Strom verbrauchen, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten.

Integrierte Schaltungen

Integrierte Schaltungen (ICs) sind elektronische Schaltungen, bei denen die Komponenten mikroskopisch klein und in einem Silizium-Kristall, dem sogenannten Chip, integriert sind. Jeder Chip befindet sich in einem Kunststoffgehäuse und besitzt an den Seiten eine Reihe von Anschlusspins (Pads), über die mehrere Chips per Drahtverbindung miteinander in Kontakt treten können.

Der Kondensator

Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauteil, das aus zwei parallelen Metallplatten (Elektroden) besteht, die durch Luft oder ein anderes isolierendes Material, das sogenannte Dielektrikum, voneinander getrennt sind. Seine Aufgabe ist es, elektrische Ladung zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben.

Messgeräte in der Elektronik

• Das Voltmeter ist ein Gerät zur Messung der Spannung und wird parallel geschaltet.
• Das Amperemeter ist ein Gerät zur Messung der Stromstärke (Intensität) und wird in Reihe geschaltet.
• Das Multimeter ist ein Gerät, das zur Messung von Stromstärke, Spannung und Widerstand verwendet wird und je nach Messart parallel geschaltet wird.

Dioden und LEDs

Eine Diode ist ein elektronisches Bauteil, das den Stromfluss in einer Richtung ermöglicht und in der Gegenrichtung blockiert. Sie ist mit zwei Anschlüssen ausgestattet, der Anode (+) und der Kathode (-). Der Strom fließt in der Regel von der Anode zur Kathode. Die Polung (Polarisation) kann direkt (in Durchlassrichtung) oder indirekt (in Sperrrichtung) erfolgen.

LEDs (Leuchtdioden) sind eine besondere Art von Dioden, die den elektrischen Strom fast ohne Wärmeentwicklung direkt in Licht umwandeln. Da LEDs bereits bei geringem Strom leuchten, werden sie häufig als Anzeige- oder Signalleuchten (Marker) verwendet.

Gleichrichterschaltungen

Gleichrichterschaltung: Diese Schaltung wandelt Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) um, indem sie den Stromfluss in Gegenrichtung blockiert. Als Basis dient die Diode, da sie wie ein Schalter funktioniert, der den Stromfluss nur zulässt, wenn die Polarität der Spannung der Durchlassrichtung entspricht.

Einweggleichrichtung (Halbwelle): Die Diode lässt den Strom nur fließen, wenn er in eine Richtung fließt, und sperrt ihn in der entgegengesetzten Richtung, sodass der Ausgangsstrom pulsiert.

Transistoren

Ein Transistor ist ein elektronisches Bauteil, das zur Verstärkung elektrischer Signale verwendet wird. Es gibt zwei Hauptarten von Transistoren: bipolare Transistoren und Feldeffekttransistoren.

Ein bipolarer Transistor besitzt drei Anschlüsse (Elektroden): den Emitter, den Kollektor und die Basis. Wenn er richtig angeschlossen ist, fließt ohne Steuersignal kein Strom zwischen Kollektor und Emitter.

• NPN-Transistor: Anschluss des positiven Pols an Kollektor und Basis.
• PNP-Transistor: Anschluss des negativen Pols an Kollektor und Basis.

Der Transistor kann sowohl als Schalter als auch als Verstärker betrieben werden.

Als Verstärker: Das Verhältnis zwischen Ausgangs- und Eingangsstrom wird als Stromverstärkung des Transistors bezeichnet. Verstärkung (Gain) = Kollektorstrom / Basisstrom.