Einführung in elektronische Bauteile

Grundlagen elektronischer Bauteile

Vorspannung (Bias)

Bei der Sperrvorspannung (Reverse Bias) wird der positive Pol an den N-Bereich und der negative Pol an den P-Bereich angelegt. Dies führt dazu, dass die negativen Ladungsträger vom positiven Pol und die positiven Ladungsträger vom negativen Pol angezogen werden, was einer Umkehrung der Durchlassrichtung entspricht.

Zenerdiode

Diese Art von Diode verhält sich wie eine normale Diode, ermöglicht jedoch bei Sperrvorspannung (Reverse Bias) einen Stromfluss ab einem bestimmten Spannungswert, der sogenannten Zenerspannung. Diese Diode hat eine stabilisierende Funktion: Wenn die angelegte Spannung die Zenerspannung überschreitet, leitet die Diode in Sperrrichtung. Dadurch fließt ein Strom durch die Zenerdiode und einen vorgeschalteten Widerstand, was zu einem Spannungsabfall führt und eine Schutzfunktion bietet. Wenn ein Verbrauchergerät erheblichen Spannungsschwankungen ausgesetzt ist, kann es mit einer Zenerdiode geschützt werden.

Leuchtdiode (LED)

Eine spezielle Art von Diode, die auch in Automobilanwendungen eingesetzt wird. Sie emittiert Licht, wenn ein geringer elektrischer Strom durch sie fließt. Der Einsatz von LEDs zur Signalisierung ist in Armaturenbrettern von Fahrzeugen sehr verbreitet.

Thyristor

Ein Halbleiterbauelement, das aus vier alternierenden Siliziumschichten mit P- und N-Polarität (PNPN) besteht. Er kann als eine Kombination von zwei unabhängigen Transistoren betrachtet werden.

Thyristor-Schaltung erklärt

Die Anode ist mit der Hauptenergiequelle über einen Schalter verbunden. Auch wenn der Schalter geschlossen ist, leitet der Thyristor nicht, solange er keinen Steuerimpuls am Gate erhält. Dieser Impuls kann von einer Hilfsspannungsquelle bereitgestellt werden, die kurzzeitig verbunden wird. Selbst wenn die Hilfsspannungsquelle getrennt wird, leitet der Thyristor kontinuierlich weiter, bis der Hauptstromkreis durch Öffnen des Schalters unterbrochen wird. Der Thyristor sperrt dann. Auch wenn der Schalter wieder geschlossen wird, leitet der Thyristor nicht erneut. Er benötigt einen neuen Trigger-Impuls am Gate, um wieder in den leitenden Zustand überzugehen.

Transistor

Ein elektronisches Bauelement, das durch die Verbindung von Halbleitermaterialien entsteht (oft vereinfacht als zwei gegeneinander geschaltete Dioden betrachtet) und in der Lage ist, den Fluss von elektrischem Strom in einer Schaltung zu steuern oder zu verstärken. Er besteht aus drei aufeinanderfolgenden Halbleiterregionen vom Typ P und N. Es gibt zwei Hauptarten: NPN- und PNP-Transistoren. Jede der drei Halbleiterregionen hat einen Anschluss. Die zentrale Region wird als Basis bezeichnet, die beiden äußeren als Emitter und Kollektor. Der Transistor hat eine ähnliche Funktion wie ein Relais, indem er große Ströme (zwischen Kollektor und Emitter) durch kleine Ströme oder Spannungen (an der Basis) steuert. Die Basis fungiert als Steuerelektrode. Solange keine geeignete Spannung oder kein Strom an der Basis anliegt, fließt kein nennenswerter Strom zwischen Emitter und Kollektor.

Beim PNP-Transistor fließt der Basisstrom aus der Basis heraus (Emitter-Basis-Richtung), und der Hauptstrom fließt vom Emitter zum Kollektor. Beim NPN-Transistor sind die Richtungen beider Ströme entgegengesetzt (Basisstrom fließt in die Basis hinein, Hauptstrom vom Kollektor zum Emitter), obwohl die grundlegende Funktionsweise ähnlich ist.

Vorteile des Transistors gegenüber dem Relais

• Der Transistor ist leichter.
• Er hat keine beweglichen Kontakte, die verschleißen können.
• Er ist robuster gegenüber mechanischen Einflüssen.
• Er schaltet schneller.

Elektrolyse (Beispiel)

Bei der Elektrolyse einer Sulfatlösung wandern negativ geladene Sulfat-Anionen (SO₄²⁻) zur Anode (positiver Pol). Dort geben sie Elektronen ab (Oxidation). Die genauen Reaktionen an der Anode hängen vom Elektrodenmaterial und der Konzentration ab. Oft reagieren jedoch Wassermoleküle an der Anode: Wasser wird oxidiert, wobei Sauerstoffgas (O₂) entsteht, das als Blasen aufsteigt, und Wasserstoffionen (H⁺) gebildet werden.