TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN. Repetitionen. Kapitel 17 ELEKTRONIK DIGITALTECHNIK PROGRAMMIEREN TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ.

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1 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Repetitionen Bearbeitet durch: Niederberger HansRudolf dipl. Elektroingenieur FH/HTL/STV dipl. Betriebsingenieur HTL/NDS Vordergut Nidfurn Telefon P Telefax P hn@ibn.ch Web Kapitel 17 ELEKTRONIK DIGITALTECHNIK PROGRAMMIEREN 4. Auflage 12. Juli John Bardeen USamerikanischer Physiker * Madison, Wis Boston 1 Nobelpreisträger für Physik: 1956 zusammen mit W. Shockley und 2 H. Brattain für Arbeiten über Transistoren; Bild zusammen mit L. N. Cooper und J. R. Schrieffer für eine Theorie der Supraleitung. L. N. Cooper J.R. Schrieffer Wissen Media Verlag * 28. Februar 1930 New York *31. Mai 1931 Oak Park, Illinois Version 4

2 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 1 Transistor in Emitterschaltung Am Arbeitswiderstand R = 2, 2kΩ eines Transistors liegt eine Spannung von U R = 9, 6V. 4,36mA Berechnen Sie den Emitterstrom des Transistors. Lösung: Ι = U R 9, 6V = = 4, 36 ma 2200 Ω Version 4

3 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 2 Transistor als Schalter mit Lichtsensor Das Relais K1 soll bei einem Lichteinfall von ca. 500 lux aktiviert werden. Fr Alle Widerstände sind zu dimensionieren, dass das Relais K1 im richtigen Moment anzieht ( R1 0, 2, U = 5V ). = kω Foto Widerstand Fr R [k Ω] ,1 0, E [Lux] Relais K1 5V, 125Ω, 40mA Kontakt 250VAC 10A Fr [ µ A] I B Eingangskennlinie für U CE=5V Transistor T1 BC548B I 100 U [mv] 900 U BE I C=40mA bei I B=150µA bei

4 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 101 Aus welchen zwei Teilen besteht eine Halbleiterdiode? Anode (pschicht, Löcher) Kathode (nschicht, Elektronen) Halbleitermaterial 102 Wie bezeichnet man die ladungsfreie Zone, die in einem pnübergang entsteht? Sperrschicht 103 Wie bezeichnet man den Spannungsunterschied, welche zwischen der nschicht und p Schicht vorhanden ist? Diffusionsspannung ca. 0,7V 104 Welches sind die Ladungsträger in a) der pschicht? b) der nschicht? a) Löcher b) Elektronen

5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 105 Warum entsteht im Halbleitermaterial a) eine pschicht? b) eine nschicht? a) Dotieren mit dreiwertigem Stoff b) Dotieren mit fünfwetigem Material 106 Wie muss eine Halbleiterdiode gepolt sein, damit sie den Strom sperrt? An der Anode die negativere Spannung A K 107 Nennen Sie zwei Halbleiterwerkstoffe, die für die Dioden verwendet werden? Silizium Germanium 108 Wie erreicht man einen nleitenden GermaniumKristall? Indem ein 5wertiges Material eingebaut wird (z.b. Antimon, Arsen oder Phosphor)

6 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 109 Bei der Herstellung von Dioden entsteht eine Grenzschicht zwischen p und nleitendem Material. Welche der Behauptungen a) bis d) sind richtig? a),b),c),d) a) Die Bildung der Grenzschicht geschieht durch Abwanderung von Ladungsträgern in andere Bereiche. b) Je weniger Ladungsträger abwandern, um so dünner wird die Grenzschicht. c) In der Grenzschicht entsteht eine Spannung durch Raumladung. d) Die Diffusionsspannung beträgt bei GermaniumDioden ca. 0,7 Volt 110 Das Verhalten einer Diode ist von der Polarität der aussen angelegten Spannung abhängig. Welche der Aussagen von a) bis d) sind falsch zugeordnet? a) PlusPotential an p = Durchlassrichtung. b) MinusPotential an n = SperrRichtung. c) Äussere Spannung gegen die Diffusionsspannung U D gerichtet = Rückwätsrichtung. d) Äussere Spannung kleiner als 0,7 Volt = hoher Widerstand der Siliziumdiode in beiden Richtungen. b),c) A p K n richtig a),d) A UD K 111 GleichrichterDioden werden immer so verwendet, dass die Ventilwirkung der Dioden ausgenutzt wird. Welche der Aussagen von a) bis d) sind richtig? a) Bei der EinpulsMittelpunktSchaltung wird nur eine Halbwelle der Wechselspannung am Verbraucher wirksam. b) Bei der ZweipulsMittelpunktSchaltung wird ein kleinerer Transformator als bei der EinpulsSchaltung benötigt. a),d) c) Die Welligkeit der pulsierenden Gleichspannung ist bei der Einpulsschaltung geringer als bei der ZweipulsSchaltung. d) Der Mittelwert der Gleichspannung ist bei der EinpulsSchaltung um mehr als 50% kleiner als der Effektivwert der Wechselspannung. 112 Die effektivste Form der Gleichrichtung mit Dioden ist die BrückenGleichrichterSchaltung. Welche Aussagen sind richtig? a),b),d) a) Der Transformator benötigt nur eine Sekundärwicklung. b) Zur Gleichrichtung werden vier Dioden benötigt. c) Alle vier Dioden sind gleichzeitig leitend. d) Es sind jeweils zwei Dioden in Sperr Richtung und zwei Dioden in Durchlass Richtung geschaltet.

7 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 113 Bei einfachen diskreten Schaltungen im Kraftfahrzeugbau können normale HalbleiterDioden verschiedene Aufgaben erfüllen. Welche Aussagen sind richtig? d),b) a) Sie werden zur Strombegrenzung in GleichstromKreisen verwendet. b) Sie werden zur Gleichspannungserzeugung verwendet. c) Sie können helfen, das Auftreten von Spannungsspitzen einzugrenzen. d) Sie können Schaltvorgänge in Gleichstromkreisen steuern. 114 Beschreiben Sie den Aufbau des Transistors! Der Transistor besteht aus zwei pn Übergängen, d.h. aus drei Schichten (zwei Dioden). Es sind zwei Schichtfolgen möglich: npn pnp 115 Schalten Sie den npntransistor funktionsrichtig! N N P P N N 116 Zeichnen Sie den Aufbau eines Thyristors (mit Grenzbereichen)!

8 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 117 Nennen Sie die zwei Arten von pipolaren Transistoren bezüglich ihres Schichtaufbaus und zeichnen Sie deren Symbole! npntransistor N P N pnptransistor P N P 118 Welche Halbleiterwerkstoffe werden für Transistoren verwendet? Germanium Silizium 119 Nennen Sie zwei typische Anwendungen für Transistoren! Schalter Verstärker 120 Nennen Sie zwei typische Anwendungen für Thyristoren! LeistungsSchalter Integriert im Triac

9 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 121 Wie heissen die drei Anschlüsse am gezeichneten Transistor? 1 Basis 2 Kollektor 3 Emitter 122 Ein Relais ist über einen Schalttransistor angeschlossen. a) An welchen Pol wird die Basis angeschlossen, um das Relais zu schalten? b) Welche Aufgabe besitzt die gezeichnete Diode? a) Plus Pol b) Die Diode (Freilaufdiode) parallel zum Relais verhindert beim ausschalten des Relais, dass hohe Induktionsspannungen (Selbstinduktionsspannung), aufgrund der Stromänderung in der Spule, entstehen. 123 Zwischen welchen Anschlüssen wird der Transistor gesteuert? BasisEmitter 124 Was versteht man unter der Stromverstärkung eines leitenden Transistors? Verhältnis zwischen Kollektorstrom zu Basisstrom!

10 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 125 Wie sind die Betriebsspannungen bei leitenden a) PNPTransistoren gepolt? b) NPNTransistoren gepolt? a) Negativ b) Positiv 126 Was versteht man unter einem Thyristor im Vergleich zu einer GleichrichterDiode? Der Thyristor ist eine schaltbare Diode! 127 Wie werden die Anschlüsse eines Thyristors bezeichnet? Zeichnen Sie die Symbole mit den Kurzzeichen! Anode (A), Kathode (K), Gate (G) A G K 128 Wie verhält sich ein Thyristor, der an Spannung liegt und dessen Steuerelektrode spannungslos ist? Der Thyristor sperrt!

11 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 129 Womit wird der Thyristor gesteuert? Mit einer positiven Gatespannung (ca. 2V). 130 Wie kann ein leitender Thyristor wieder in den Sperrzustand gebracht werden? Spannungslases Gate und gleichzeitiger Nullspannung an der Anode! 131 Warum muss der Thyristor bei Wechselstrombetrieb nach jeder Halbwelle neu gezündet werden? Bei Impulssteuerung wird der Thyristor beim negativen Nulldurchgang gelöscht bzw. gesperrt beim positiven Nulldurchgang muss er wieder gezündet werden! 132 Wie verhält sich ein gezündeter Thyristor in einem Gleichstromkreis? Durch entnahme der Gatespannung kann der Thyristor nicht gelöscht werden. Der Thyristor muss mit Nullspannung an der Anode versorgt werden, damit er gelöscht werden kann!

12 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 133 Was ist ein Triac? Zwei Thyristoren parallel gegeneinander (antiparallel) geschaltet! 134 Welches Symbol stellt ein Diac dar? b) 135 In welchen Grenzen ändert sich die Ausgangsspannung U Q, wenn die Eingangsspannung von U 1 = 12V auf U 1 =12V geht? Die Durchlassspannung der Dioden wird mit U F =0,7V angenommen. a) U Q =0,7V b) U Q =5,7V 136 Welchen Wert hat das Potential gegen 0V a) im Punkt A, wenn der Schalter S auf Stellung 1 steht? b) im Punkt A, wenn der Schalter S auf Stellung 2 steht? c) im Punkt B, wenn der Schalter S auf Stellung 2 steht? d) Wie gross ist der Spannungsabfall am Widerstand R bei der Schalterstellung 2? Alle Dioden (Silizium) mit U F=0,7V Durchlassspannung angenommen. a) 1,4V b) 6,4V c) 5,7V d) 3,6V

13 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 137 Welchen Wert haben die Spannungen U Q an der Last, der Laststrom I L und die Ströme I 1 und I 2 in den beiden Spannungsquellen bei R L =100Ω a) U Q =24V, I 1 =I 2 =I L =0,24A b) U Q =11,2V, I 1 =0V,I 2 =I L =0,112A a) bei geschlossenem Schalter S? b) bei offenem Schalter S? (der Innenwiderstand der Batterie ist vernachlässigbar) V 1 und V 2 sind Silizium Gleichrichterdioden, deren Durchlassspannung mit U F=0,8V angenommen wird. 138 Welche Leiter bzw Widerstandsarten unterscheidet man? Leiter (Kaltleiter, Heissleiter) Nichtleiter Halbleiter (NTC, PTC,VDR) 139 Zählen Sie die drei bekanntesten Halbleiterwerkstoffe auf. Germanium Silizium Selen 140 Wie hängt die Leitfähigkeit reiner Halbleiter von der Temperatur ab? Bei erhöhter Temperatur bessere Leitfähigkeit (Leiter). Bei niedrigen Temperaturen schlechtere Leitfähigkeit (Isolator).

14 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 141 Wie heissen die Elektronen, die für das elektrische und chemische Verhalten verantwortlich sind und wo befinden sie sich? Valenzelektronen Äusserste Schale der Atome 142 Wie erklärt man sich, dass reine Halbleiter bei ganz tiefen Temperaturen nicht leiten? Die Atome schwingen bei tiefen Temperaturen nicht mehr so stark um ihren Standort herum. Es können fast keine Valenzelektronen ausbrechen. 143 Wie erklärt man sich, dass reine Halbleiter bei Temperaturzunahme leitend werden? Die Atome schwingen bei höheren Temperaturen mehr um ihren Standort herum. Es können mehr Valenzelektronen ausbrechen. 144 Wie ist das Kristallgitter von reinem Silizium aufgebaut? Es sind Elekktronenpaarbindungen die in kristaliner Form (Diamantstruktur) zusammengehalten werden.

15 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 145 Wie setzt sich die Leitfähigkeit von Halbleitern zusammen? Da die Eigenleitfähigkeit nicht ausreicht müssen mehr Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) im Halbleitermaterial erzeugt werden. 146 Welche Ladungsträger kennt man bei Halbleitern? In welcher Richtung bewegen sie sich? Elektronen Löcher Die Richtung der Ladungsträger ist von der Polarität der angelegten Spannung abhängig. 147 Was versteht man unter DOTIEREN? Die Leitfähigkeit erhöhen durch einbringen von Ladungsträgern. 148 Man unterscheidet zwei Dotierungsarten. Nenne und erkläre Sie. Erstellen von NLeitfähigkeit und P Leitfähigkeit.

16 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 149 Erkläre eine Diode anhand der Schichten a) beim Strom sperren. b) beim Strom durchlassen. a) Die Majoritätsladungsträger werden von den Polen angezogen. Die Sperrschicht verbreitert sich. Zwischen den Anschlüssen herrscht ein grosser Widerstand. b) Ist die angelegte Spannung grösser als die Diffusionsspannung, so verschwindet die Sperrschicht. Die Majoritästräger werden von den Polen abgestossen und sie sind in Bewegung. 150 Warum muss zu jeder Diode eine Strombegrenzung in Serie geschalten sein? Damit die Diode nicht durch Eigenerwärmung zerstört wird. 151 Was versteht man unter den Begriffen: a) Schleusenspannung? b) Durchbruchspannung? c) Schwellwert? a) Bei dieser Spannung beginnt die Diode zu leiten. b) Bei dieser Spannung bricht die Diode in Sperrichtung durch. c) Die Schwellwert, Schwellspannung, auch Diffusionsspannung genannt, ist die Spannung die benötigt wird, dass die Diode leitend wird. 152 a) Zeichne die Schaltung eines Einweggleichrichters und das Liniendiagramm des dazugehörenden Laststromes. b) Um welche Stromart handelt es sich beim Laststrom? c) Welchen Nachteil hat der Einweggleichrichter? a) U,I StromLiniendiagramm Einweggleichrichter Winkelwert U I b) Pulsierender Gleichstrom c) Kein Energiezufluss bei negativer Spannungshalbwelle.

17 0 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 153 a) Skizziere die Schaltung eines Doppelweggleichrichters. Geben Sie die Strompfade für beide Halbwellen mit unterschiedlichen Farben an. Bild: U 1 I b) Wie nennt man diese Gleichrichterschaltung auch noch? c) Zeichne das Liniendiagramm des Laststromes. U 2 b) Grätzschaltung c) I,U1,U StromLiniendiagramm Zweiweggleichrichter Winkelwert Wie kann pulsierender Gleichstrom geglättet werden? Kondensator und Spule 155 Wozu werden ZDioden verwendet? (2 aufzählen, 1 davon erklären) Spannungsstabilisierung Spannungsbegrenzung (Überlastschutz) 156 Zeichnen Sie das Symbol der Leuchtdiode.

18 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 157 Welche Elektrode leuchtet bei einer an Gleichspannung angeschlossenen Glimmlampe? An der Stelle wo die negativen Ladungsträger vom Draht in das Gas eintreten bzw. freigesetzt werden (Kathode). 158 a) Zeichne das Symbol eines Diacs. b) Wo wird er angewendet? Er wird zur Steuerung von Triacs verwendet. 159 Bezeichnen Sie die nachfolgenden Transistoren! a) b) c) a) npntransistor b) pnptransistor c) Phototransistor 160 Erklären Sie die Funktion des NPNTransistors anhand der Schichten. p U EB U BC _ I E I C _ I B B p Die Elektronen werden vom Kollektor zum Emitter gesogen, wenn die BE Spannung grösser als die Diffusionsspannung ist. E G1 G2 C n

19 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 161 Unter welchen Bedingungen leitet ein PNP Transistor (Zeichnen Sie das Symbol und die Polaritäten ein)? Bei negativer BasisEmitterSpannung bzw. KollektorEmitterSpannung. 162 Skizzieren Sie eine einfache Verstärkerschaltung (Emitterschaltung). B C NPN I C I B E R U U 1 = U A E = U 2 _ I E _ I B I C 163 Wodurch unterscheidet sich ein Thyristor von einem Transistor? Grundsätzlich ist es das Selbe, aber der Thyristor muss mit einer Nullspannung über Anode zu Kathode gelöscht werden bzw. ausgeschaltet werden. 164 Welche Thyristoren unterscheidet man? Zeichne die Symbole für Thyristoren und benennen Sie die Anschlüsse. PGateThyristor NGate Thyristor

20 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 165 Unter welchen Bedingungen leitet der Thyristor? Das Gate wirrd mittels separatem Stromkreis an die Zünd oder Steuerspannung gelegt. 166 Aus welchen Elementen ist ein Triac zusammengesetzt? Zeichne das Symbol des Triacs. Wenn man zwei Thyristoren parallel gegeneinander schaltet, entsteht ein Bauelement, das bei positiver und auch bei negativer Anodenspannung durchlässig ist. Diese Schaltung wird mit Triac bezeichnet. 167 Aus welchen Elementen ist ein Ditriac zusammengesetzt? Zeichne das Symbol. Schema des Ditriac bzw. Quadriac. 168 Wo werden Triac's und Ditriac's angewendet? Phasenanschnittsteuerungen Dämmerungsschalter Lichtregler

21 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 169 Erlären Sie den Dämmerungsschalter bei vorgegebener Schaltung. RV C1 RF Der Ditriac wird von der Kondensatorspannung angesteuert. Bei Helligkeit ist der Fotowiderstand niederohmig, UC1 ist dann klein. Bei Dunkelheit wird der Fotowiderstand RF hochohmig, damit steigt UC1 und der Kondensator lädt sich stärker auf. Sobald UC1 die Schaltspannung übersteigt, zündet der Diac und danach der Triac. Der Kondensator C1 hält die Spannung während des ganzen Zündvorganges aufrecht. Mit RV wird die Schalthelligkeit eingestellt. 170 Erklären Sie den Lichtregler bei vorgegebener Schaltung. S1 RV L RPOTI CS Mit dem Drehknopf werden das Potentiometer R POTI eingestellt und der Schalter Sch3 betätigt. C1 F Die Drossel L und der Kondensator C S sind Störschutzelemente. R V schützt den Ditriac vom Steueranschluss her, wenn R POTI überbrückt ist. Die Feinsicherung F schützt den Lichtregler vor Überlast. R POTI steuert die Aufladezeit des Kondensators C 1. Wird die Span nung U C1 grösser als etwa 35 V, zündet der Ditriac und bleibt leitend, bis der Strom den Nulldurchgang erreicht Dieser Vorgang wiederholt sich 100mal pro Sekunde. Je kleiner R POTI, desto kürzer ist die Aufladezeit des Kondensators C 1, desto früher nach Halbwellenbeginn zündet der Ditriac, desto heller brennt die Lampe. Die Lampenleistung wird also durch Phasenanschnitt reguliert. 171 Zeichnen Sie das Symbol der Photodiode. 172 Beschreiben Sie die dargestellten Elemente. Beide sind Symbole für Widerstände mit negativem TemperaturCoeffizienten. Heissleiter z.b.: Kohlenfaden

22 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 173 Beschreiben Sie die dargestellten Elemente. Beide Symbole stellen einen Widerstand mit positivem TemperaturCoeffizienten dar. Kaltleiter z.b.: Kupfer 174 Beschreiben Sie die dargestellten Elemente. Symbole für spannungsabhängige Widerstände. 175 Beschreiben Sie die dargestellten Elemente. Photowiderstände 176 Beschreiben Sie die dargestellten Elemente. Photozellen

23 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 177 Beschreiben Sie die dargestellten Elemente. Normale Dioden 178 Beschreiben Sie die dargestellten Elemente. ZenerDioden 179 Beschreiben Sie das dargestellte Element. Zweiweggleichrichter, Grätzschaltung; Aus einem Wechselsignal entsteht ein gleichgerichteter Wert mittels vier Dioden. 180 Beschreiben Sie das dargestellte Element. Zweiweggleichrichter Grätzschaltung

24 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 181 Beschreiben Sie das dargestellte Element. Glimmstarter mit verstärkter Vorheizung und Abschaltung bei erfolglosen Zündversuchen (DeosStarter). Bild Beschreiben Sie die dargestellte Relaisschaltung. Abschaltverzögerung des Relais. 183 Beschreiben Sie die dargestellte Relaisschaltung. Anzug und Abfallverzögerung des Relais. 184 Beschreiben Sie die dargestellte Relaisschaltung. Anzugverzögerung des Relais.

25 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 185 Für die folgende Schaltung ist die Ausgangsspannung Ua bei einer Eingangsspannung von Ue=5V anzugeben. 4,3V 186 Für die folgende Schaltung ist die Ausgangsspannung Ua bei einer Eingangsspannung von Ue=5V anzugeben. 0,7V 187 Für die folgende Schaltung ist die Ausgangsspannung Ua bei einer Eingangsspannung von Ue=5V anzugeben. 0,7V 188 In der Schaltung mit ZDiode sind folgende Werte zu bestimmen: a) Die Verlustleistung der ZDiode. b) Die Verlustleistung des Vorwiderstandes Rv. Verlustleistung der ZDiode I=0,064A U=5,6V P=358,4mW Verlustleistung des Vorwiderstandes I=0,064A U=6,4V P=409,6mW

26 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 189 Berechnen Sie den höchstzulässigen Effektivwert der Transformatorenspannung (sekundär), mit dem die Gleichrichterschaltung betrieben werden darf. U=42,5V 190 In welcher Diodenschaltung kann Strom fliessen? Schaltung 3, Leuchtdiodenschaltung: Wie gross muss der Vorwiderstand Rv mindestens sein? U V = U b U F UV 4 = = 12 V 1,6V = 10, V R V R V UV 10,4V = = = 347Ω I F 0.030A = 360Ω 192 Wo befindet sich der Katodenanschluss beim Diodenanschluss? links

27 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 193 Es handelt sich bei L1 und L2 um gleiche Lämpchnn. Was kann betreffend Helligkeit der Lämpchen festgestellt werden? L2 brennt weniger hell, da an ihr nur die Halbe Spannung anliegt. 194 Welcher Wert hat die Ausgangsspannung Ua a) bei offenem Schalter S b) bei geschlossenem Schalter S a) 8,3V b) 12V Die Durchlassspannung Uf der Diode beträgt 0,7V. 195 Bestimmen Sie mit Hilfe der Kennlinie a) die Durchlassspannung. b) die Sperrspannung. a) I=100mA U=0,7V (>0,5V) b) I=50mA U=400V (>370V) 196 Warum muss ein Thyristor im Wechselspannungbetrieb während jeder Periode neu gezündet werden? Weil der Thyristor beim negativen Nulldurchgang löscht muss er nach einer Periode wieder gezündet werden.

28 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 197 Wozu dient die Diode in der gegebenen Schaltung? Was würde geschehen, wenn die Diode gemäss Schema falsch angeschlossen wird? Freilaufdiode beim Abschalten der Spule. Die Diode (Freilaufdiode) parallel zum Relais verhindert beim ausschalten des Relais, dass hohe Induktionsspannungen (Selbstinduktionsspannung), aufgrund der Stromänderung in der Spule, entstehen. Das Relais wird Überbrückt. Kurzschluss beim betätigen des Schalters S. 198 Was passiert, wenn a) S1 b) S2 c) S3 einzeln eingeschaltet wird? a) H3 brennt b) H2 und H3 brennen c) H1, H2 und H3 brennen 199 Was wird bei der Leuchtdiode LED festgestellt, wenn die Taster T1 und T2 nacheinander abwechslungsweise betätigt werden? Wird T1 eingeschaltet brennt die Leuchtdiode kurz auf bis der Kondensator den Stromfluss sperrt. Jetzt wird bei geschlossenem T1 der Taster T2 geschlossen und die Leuchtdiode brennt. 200 Welche Schaltung wird angewendet, wenn ein Gleichstromschütz an Wechselspannung angeschlossen werden soll? Schaltung (B)

29 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 201 Relaisschaltung: a) Handelt es sich um Anzugs oder Abfallverzögerung? b) Erkläre die Funktion! c) Was ändert sich bei der Relaisschaltung, wenn die Diode ausgebaut wird? a) Anzugverzögerung b) Kondensator muss sich zuerst aufladen bis Relais anzieht. c) Anzug und Abfallverzögerung stellt sich ein. 202 Was wird bei der Leuchtdiode LED festgestellt a) wenn S1 b) wenn S2 c) wenn S3 einzeln geschaltet werden? a) LED brennt schwach b) LED brennt stärker c) LED brennt sehr stark 203 Was wird bei der Leuchtdiode LED festgestellt a) wenn S1 b) wenn S2 c) wenn S3 einzeln geschaltet werden? a) LED brennt schwächer b) LED brennt fast ohne Veränderung weiter c) LED löscht 204 Relaisschaltung: a) Handelt es sich um Anzugs oder Abfallverzögerung? b) Erkläre die Funktion! c) Was ändert sich bei der Relaisschaltung, wenn die Diode ausgebaut wird? a) Abfallverzögerung b) Über die Diode wird das Relais sofort eingeschaltet und der Kondensator wird schnell geladen. Beim Abschalten wird der Kondensator über den Widerstand entladen und das Relais fällt verzögert ab. c) Abfall und Anzugverzögerung.

30 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 205 Erkläre die Funktion der Schaltung. Wenn S betätigt wird, so leuchtet LED2 bis der Kondensator entladen ist. Beim umschalten Leuchtet die LED1 bis der Kondensator geladen ist. 206 a) Handelt es sich bei der Gleichrichterschaltung um eine Einweggleichrichter oder um einen Zweiweggleichrichter? b) Zeigen Sie den Strompfad für die positive und negative Halbwelle. c) Wozu dient der Kondensator C1? a) Zweiweggleichrichter b) Serieschaltung mit Telefonapparat. (Schaltung wird neu nicht mehr verwendet) b) U 1 I U a) Wie wird das Bauteil 1 bezeichnet? (Vergrösserte Darstellung des Schamas siehe Beilage 2) a) Gleichricherschaltung bzw. Grätzschaltung b) Gerät mit Gleichspannung versorgen c) U 1 I U 2 b) Welche Aufgabe hat das Bauteil 1? c) Zeichnen Sie die Diodenschaltung für dieses Bauteil 1 auf. 208 Ergänzen Sie das Schema, damit der Transistor den Lampenstrom einschaltet. Beim betätigen des Schalters S1 nach oben wird die Lampe H1 eingeschaltet. Bild

31 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 209 a) Was wird erreicht, wenn der Widerstandswert R2 des Potentiometers verändert wird? b) Auf welcher Stellung brennt die Lampe H1 am hellsten? a) Lampenstrom und damit die Helligkeit wird gesteuert. b) Stellung Die Bauteile und Ströme im Schema Beilage 1 sind näher zu beschreiben! 211 a) Um welche elektronischen Bauteile handelt es sich bei V1 und V2? b) Wozu dient diese Schaltung? c) Was wird mit dem Widerstand R2 eingestellt? d) Welche Aufgabe haben L und C1? a) V1 Diac, V2 Triac b) Lichtregler c) Winkel des Phasenanschnittes d) 212 Um welche elektronischen Bauteile handelt es sich bei V2, V6, V1, V5? V2 V6 V1 V5 ZehnerDiode PNPTransistor Diode Thyristor

32 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 213 Was für Gleichrichterschaltungen gibt es? Einwegschaltung Mittelpunktschaltung (Zweiweg) Brückenschaltung (Grätzschaltung) 214 Warum weist ein Gleichrichter fast immer einen Transformator auf? Er dient zur spannungsmässigen Anpassung und der galvanischen Trennung von Wechsel und Gleichstromkreis bzw vom Eingans uns Ausgangskreis. 215 Warum Phasenanschnitt 1) oder Phasenabschnitt? Phasenanschnitt 1) Vereinfacht Für kapazitive Lasten muss Phasenabschnitt verwendet werden obwohl diese teurer sind. Bei Pasenanschnitt würde wegen des plötzlichen Spannungsanstiegs ein extrem hoher Strom fließen. Hingegen werden für induktive Lasten und Halogenleuchtmittel Phasenanschnittsteuerungen eingesetzt. Der Phasenabschnitt würde eine Spannungsspitze beim Abschalten des Stromes verursachen. Sogenannte Universaldimmer erkennen automatisch, ob eine induktive oder kapazitive Last vorliegt und wirken demnach als Phasenan oder abschnittsteuerung. 216 Für elektronische Trafos Phasenanschnitt 1) oder Phasenabschnitt? Die meisten elektonischen Trafos sind für Phasenabschnitt und Phasenanschnitt geeignet. Elektronischer Trafo Elektronische Trafos sind am kleineren Gewicht zu erkennen. Billige elektronische Trafos können meistens nur mit den teureren Phasenabschnitt Dimmern geregelt werden.

33 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 217 Welche Ziffern werden durch die 7Segment Anzeige angezeigt, wenn die Taste S A bzw. S B gedrückt wird? S A S B x A 5 3 B 6 3 C 2 6 f e g d a b c 3, 6 a b c d e f D 3 6 Siebensegment Anzeige g 218 Welche Aussage zum arithmetischen Mittelwert der Gleichspannung U für beide Schaltungen ist richtig? U m ist bei: m A 230V 18V R L =1kW x A beiden Schaltungen gleichen gross B Schaltung U 1 grösser C Schaltung U 2 grösser D Lastabhängigkeit bei U 2 grösser 230V 9V 9V R L =1kW 219 Wie heiβt die abgebildete Gleichrichterschaltung (Richtige Nummern zuordnen)? U 1N L 1 N M 1 2 U 1M U 2M R 1 R 2 U L R L 1 Halbbrücke 2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung 6 Gegentaktschaltung 220 Wie heiβt die abgebildete Gleichrichterschaltung (Richtige Nummern zuordnen)? 1 Halbbrücke 2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung 7 Dreiweggleichrichter 8 Zwölfpulsschaltung 4 Grätzschaltung

34 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 221 Ordnen Sie die richtige bezeichnung der Gleichrichterschaltung den zwei Schaltungen zu! 1 Gegentaktschaltung 2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung V 230V 18V 9V 9V R L =1kW R L =1kW 222 Wie heiβt die abgebildete Gleichrichterschaltung (Richtige Nummern zuordnen)? U 1 U 2 U 3 L 1 L 2 L 3 N R 1 R 2 R 3 A U AN L d I L U L R L 9 1 Halbbrücke 2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung 7 Dreiweggleichrichter 8 Zwölfpulsschaltung 9 DrehstromEinweggleichrichter 223 Wie heiβt die abgebildete Gleichrichterschaltung (Richtige Nummern zuordnen)? 1 Halbbrücke 2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung 7 Dreiweggleichrichter 8 Zwölfpulsschaltung 9 DrehstromEinweggleichrichter Wie heiβt die abgebildete Gleichrichterschaltung (Richtige Nummern ankreuzen)? U L e R L 1 Halbbrücke 2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung 7 Dreiweggleichrichter x 8 Zwölfpulsschaltung 9 DrehstromEinweggleichrichter

35 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ Beilage Nachfolgende Bauteile und Ströme im Schema Beilage 1 sind näher zu beschreiben: a) Um welche Transistortypen handelt es sich bei V4, V5, V6, V7? V4,V7 NPN, V5,V6 PNP b) Welche Aufgabe haben die vier Transistoren (V4, V5, V6, V7)? c) Welche der Transistoren V4, V5, V6 und V7 sind leitend, wenn bei a1 der Pluspol und bei b1 der Minuspol angeschlossen wird? d) Zeigen Sie den Pfad für den Speisegleichstrom zur Telefonstation (a1/b1) e) Zeigen Sie den Strompfad für den Ladestrom des Speisekondensators C5. f) Welche Aufgabe hat der Transistor V3? Version 4

36 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ Beilage Beantworten Sie nachfolgende n: a) Wie wird das Bauteil 1 bezeichnet? b) Welche Aufgabe hat das Bauteil 1? c) Zeichnen Sie die Diodenschaltung für das Bauteil 1 auf.