Grundlagen elektronischer Bauteile: Widerstände und Dioden

Widerstände

Der elektrische Widerstand ist die Eigenschaft von Komponenten, dem Stromfluss entgegenzuwirken. Die Maßeinheit ist das Ohm (Ω).

Feste Widerstände

Der elektrische Widerstand beschreibt die Schwierigkeit, die Materialien dem Durchgang von elektrischem Strom entgegensetzen. In elektronischen Schaltungen verwenden wir diese Komponenten, um die Stromstärke in einem bestimmten Bereich zu begrenzen oder zu regeln, um empfindliche Bauteile vor zu hohen Strömen zu schützen.

Variable Widerstände (Potentiometer)

Potentiometer ermöglichen es, den Widerstandswert zwischen Null Ohm und einem maximalen, auf der Komponente angegebenen Wert zu variieren. Um den Widerstandswert zu ändern, muss eine Welle gedreht oder ein Cursor bewegt werden. Beispiele: Lautstärkeregler am Radio oder Geschwindigkeitsregler bei Spielzeugautos.

Variable Widerstände (Temperaturabhängig)

Diese Widerstände ändern ihren Wert je nach Umgebungstemperatur. Es gibt zwei Arten:

• NTC: Der Widerstand nimmt mit zunehmender Temperatur ab.
• PTC: Der Widerstand nimmt mit zunehmender Temperatur zu.

Variable Widerstände (Lichtabhängig)

Der Widerstandswert ändert sich enorm in Abhängigkeit vom Lichteinfall – von Tausenden von Ohm bis hin zu wenigen Ohm. Je höher die Lichtintensität, desto geringer ist der Widerstand.

Dioden

Dioden basieren auf dem Prinzip des Elektronen-Dotierens:

• Typ P: Es fehlen Elektronen, wodurch Hohlräume entstehen, in denen sich Elektronen leicht bewegen können.
• Typ N: Das Dotierungsmaterial liefert zusätzliche Elektronen, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern.

LED-Betrieb

Die Funktionsweise einer LED entspricht der einer Diode: Sie wird leitend, wenn sie direkt polarisiert ist. Zusätzlich besitzt sie die Besonderheit, dass sie leuchtet, wenn Strom durch sie fließt.

Kondensatoren

Kondensatoren sind Bauteile, die elektrische Energie speichern und bei Bedarf abgeben. Sie bestehen aus zwei gegenüberliegenden Metallplatten, die durch ein isolierendes Material (Dielektrikum) getrennt sind. Jede Platte ist mit einem Anschluss für den Stromkreis verbunden. Wichtig: Elektrolytkondensatoren (Elkos) haben eine feste Polarität.

• Fest: Die Kapazität ist durch den Hersteller vorgegeben und nicht veränderbar. Die Eigenschaften hängen vom verwendeten Dielektrikum ab.
• Variabel: Die Kapazität kann durch mechanische oder elektronische Vorrichtungen gezielt verändert werden.

Transistoren

Transistoren sind die wichtigsten und am häufigsten verwendeten elektronischen Bauteile. Sie bestehen aus drei Schichten Halbleitermaterial mit drei Anschlüssen (Kollektor, Basis und Emitter), die auf einer Leiterplatte montiert werden können. Je nach Anordnung der Halbleiterschichten gibt es zwei verschiedene Arten von Transistoren.

Betrieb als Schalter

Um einen Transistor als Schalter (offen oder geschlossen) zu betreiben, ist es erforderlich, den Stromfluss zwischen Kollektor und Emitter zu steuern oder zu unterbinden. In beiden Fällen werden zwei Widerstände in die Schaltung eingefügt.