Grundlagen der Elektronik

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1 Die Meisterprüfung Grundlagen der Elektronik Dipl.-Ing. Karl-Wilhelm Dugge Dipl.-Ing. Andreas Eißner 6., neubearbeitete Auflage III Bibliothek Vogel Buchverlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 1 Halbleitermaterial Reine Halbleiter Verbindungshalbleiter Kristallaufbau : Eigenleitung Dotierung von Halbleitermaterial n-leitung p-leitung 19 2 Halbleiterwiderstände Temperaturabhängige Halbleiterwiderstände Heißleiter oder NTC-Widerstände Kaltleiter oder PTC-Widerstände Spannungsabhängige Halbleiterwiderstände Funktion und Kennlinien Grenz- und Kennwerte Anwendungsbeispiele Strahlungsabhängige Halbleiterwiderstände (Fotowiderstände) Magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstände 33 3 Halbleiterdioden Signaldioden " Leistungsdioden Z-Dioden Funktion und Kennlinien Grenz- und Kennwerte Grundschaltung Reihenschaltung von Z-Dioden Anwendungsbeispiele Suppressordioden Funktion und Kennlinien Anwendungen Kapazitätsdioden Funktion und Kennlinien Grenz- und Kennwerte Anwendungsbeispiele Schottky-Dioden 84

3 3.6.1 Funktion und Kennlinien Grenz- und Kennwerte Anwendungen Gleichrichterschaltungen mit Halbleiterdioden Einwegschaltung Mittelpunktschaltung Brückenschaltung Gleichrichterschaltungen mit Ladekondensator Dreipulsige Drehstrom-Mittelpunktschaltung Drehstrom-Brückenschaltung Spannungs Vervielfacherschaltungen Begrenzer- und Stabilisierungsschaltungen 99 4 Bipolare Transistoren Aufbau und Funktion Bezeichnung der Ströme und Spannungen Funktionsprüfung Grenz-und Kennwerte Kennlinien Bipolartransistoren als Verstärker Arbeitspunkteinstellung Arbeitspunktstabilisierung Verstärkergrundschaltungen Darlingtonschaltung Differenzverstärker Leistungsstufen Bipolartransistoren als Schalter Arbeitspunkte im Kennlinienfeld Pegelbezeichnungen, Störspannungsabstand Unterschiedliche Belastungen des Schaltverstärkers Kippschaltungen Feldeffekttransistoren (FET) Sperrschicht-Feldeffekttransistoren, pn-fet Funktion und Eigenschaften des pn-fet Grundschaltungen des pn-fet Steuerbarer Widerstand mit pn-fet MOS-Feldeffekttransistoren kleiner Leistung Funktion und Anwendung MOS-FET kleiner Leistung als Schalter MOS-FET-Leistungstransistoren, Power-MOS-FET Funktion und Eigenschaften von Power-MOS-FET Leistungsschalter mit MOS-FET Pulsweitensteuerung mit Power-MOS-FET Wechselstromschalter mit Power-MOS-FET IGBT - Bipolartransistor mit isoliertem Gate 196 8

4 6 Operationsverstärker Grundprinzip und Schaltzeichen Spannungsversorgung Bauarten und Eigenschaften Eingangsstufen Endstufen Dynamisches Verhalten Grenzfrequenz Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung Grundschaltungen Invertierender Verstärker Nichtinvertierender Verstärker Wechselspannungsverstärker Impedanzwandler oder Spannungsfolger Summierverstärker oder Addierer Differenzverstärker oder Subtrahierer Integrierender Verstärker oder Integrator Differenzierender Verstärker oder Differenzierer Komparator und Schmitt-Trigger Astabile Kippschaltung, Taktgenerator mit OP Thyristoren Rückwärtssperrende Thyristortriode (Thyristor) Aufbau und Wirkungsweise Kennlinien Schaltverhalten (dynamisches Verhalten) Grenz- und Kennwerte Datenblatt, Bauformen Schutzmaßnahmen gegen Überspannung und Überstrom Prüfung Anwendungen am Wechselstromnetz GTO-Thyristor (Abschaltthyristortriode) Aufbau und Wirkungsweise Grenz- und Kennwerte Triac (Zweirichtungs-Thyristortriode) Aufbau und Wirkungsweise Grenz- und Kennwerte Datenblatt, Bauformen Schutzbeschaltungen Prüfmethoden Anwendungen Diac Aufbau und Wirkungsweise Datenblatt Anwendung von Diac und Triac als Phasenanschnittsteuerung Phasenanschnittsteuerung mit IC Entstörung und Blindleistung bei Phasenanschnittsteuerungen Nullspannungsschalter 263

5 7.8 Elektronische Lastrelais Datenblatt Schwingungspaketsteuerung Optoelektronik Physikalische Grundlagen Entstehung von Lichtstrahlung Frequenz und Wellenlänge Optische Strahlung Fotoelektrischer Effekt Optoelektronische Empfängerbauteile Fotowiderstand (LDR) Fotoelement und Solarzelle 279" Fotodiode Fototransistor Fotothyristor Optoelektronische Senderbauteile : Lumineszenzdioden (LED, IRED) Laserdioden (LD) Optoelektronische Systeme mit Sender und Empfänger Optoelektronisches Koppelelement (Optokoppler) Optische Strahlschranken (Lichtschranken) Informationsübertragung, Lichtwellenleiter Anzeigeeinheiten (Displays) LED-Displays Flüssigkristallanzeigen (LCD) Vakuum-Fluoreszenz-Displays Magnetfeldabhängige Bauelemente Hallgeneratoren Funktion und Kennlinien Grenz-und Kennwerte von Hallgeneratoren Anwendungsbeispiele Feldplatten Funktion und Kennlinien Grenz- und Kennwerte Anwendungsbeispiele Elektronische Strom- und Spannungsquellen Elektronische Konstantstromquellen Konstantstromquelle mit Feldeffekttransistor Konstantstromquelle mit Bipolartransistor Konstantstromquelle mit Operationsverstärker Lineare Konstantstromquellen Konstantspannungsquelle mit Z-Diode Querstabilisierung mit Transistor Spannungsregler mit Längstransistor Konstantspannungsquelle mit Operationsverstärker

6 Konstantspannungsquelle mit Strombegrenzung Low-drop-Schaltung Integrierte Konstantspannungsquellen Anwendungsbeispiele Getaktete Spannungsquellen Ladungspumpen Drosselwandler Wandlerschaltungen mit Transformator Anwendungsbeispiele Grundlagen der Digitaltechnik Zahlensysteme Dezimales Zahlensystem Duales Zahlensystem Hexadezimalsystem Binärcodes Dualcode BCD-Codes Segment-Code Einschrittiger Code Alphanumerischer Code Digitale Schaltungsfamilien Logische Operationen Grundoperationen Erweiterte Operationen Funktionsgleichungen Binäre mathematische Operationen Addierer Subtrahierer Digitaler Komparator Kippstufen Bistabile Kippstufen Monostabile Kippstufen Rechteckgeneratoren Zählschaltungen und Frequenzteiler Asynchrone Zähler Synchrone Zähler Schieberegister Codewandler Digital-Analog-Umsetzer Analog-Digital-Umsetzer Integrationswandler Verfahren der schrittweisen Annäherung Parallelwandler

7 12 Kühlung von Bauelementen Wärmeableitung Berechnung der maximal zulässigen Verlustleistung Kühlkörperberechnung Technischer Anhang Bezeichnungsschemata für Halbleiterbauelemente Europäisches Bezeichnungsschema Amerikanisches Bezeichnungsschema Japanisches Bezeichnungsschema 449 «13.2 Gehäusebauformen von Halbleiterbauelementen KUhlkörperbauformen 458 Stichwortverzeichnis 467