TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN

(1)

Bearbeitet durch:

Niederberger Hans-Rudolf dipl. Elektroingenieur FH/HTL/STV dipl. Betriebsingenieur HTL/NDS Vordergut 1

8772 Nidfurn

Telefon 055 654 12 87 P Telefax 055 654 12 88 P E-Mail hn@ibn.ch

Web www.ibn.ch

4. Auflage 12. Juli 2011

1

2

3

Bild 14.6.1

John Bardeen

US-amerikanischer Physiker

*23. 5. 1908 Madison, Wis.

†30. 1. 1991 Boston

Nobelpreisträger für Physik: 1956 zusammen mit W. Shockley und

H. Brattain für Arbeiten über Transistoren;

1972 zusammen mit L. N. Cooper und J. R. Schrieffer für eine Theorie der Supraleitung.

L. N. Cooper J.R. Schrieffer

TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN

Repetitionen

Kapitel 17

ELEKTRONIK

DIGITALTECHNIK

PROGRAMMIEREN

(2)

1

Transistor in Emitterschaltung

Am Arbeitswiderstand

R=2,2kΩ

eines Transistors liegt eine Spannung von

V , U_R=96

.

Berechnen Sie den Emitterstrom des Transistors.

Lösung:

mA V ,

, R

U 436

2200 6

9 =

=

= Ω

Ι

mA

36 ,

4

(3)

2 Transistor als Schalter mit Lichtsensor

Das Relais K1 soll bei einem Lichteinfall von ca. 500 lux aktiviert werden.

Alle Widerstände sind zu dimensionieren, dass das Relais K1 im richtigen Moment anzieht ( R 1 = 0 , 2 k Ω , U = 5 V ).

[Lux] E R

[k ] Ω

1000

100

10

1

100 1000 10

0,1 1 0,1

[ A]µ

200

150

I

_B

250

Eingangskennlinie für U =5VCE

∆I

Fr. 3.55

Foto- Widerstand

Fr. 15.50

Relais K1 5V, 125Ω, 40mA

Kontakt 250VAC

10A

Fr. 1.50

Transistor T1 BC548B

(4)

TG

17.1 101

Frage

Aus welchen zwei Teilen besteht eine Halblei- terdiode?

Vorschrift

Literatur Antwort

Anode (p-Schicht, Löcher) Kathode (n-Schicht, Elektronen) Halbleitermaterial

TG

17.1 102

Frage

Wie bezeichnet man die ladungsfreie Zone, die in einem pn-Übergang entsteht?

Vorschrift

Sperrschicht

TG

17.1 103

Frage

Wie bezeichnet man den Spannungsunter- schied, welche zwischen der n-Schicht und p- Schicht vorhanden ist?

Vorschrift

Diffusionsspannung ca. 0,7V

TG

17.1 104

Frage

Welches sind die Ladungsträger in a) der p-Schicht?

b) der n-Schicht?

Vorschrift

a) Löcher

b) Elektronen

(5)

TG

17.1 105

Frage

Warum entsteht im Halbleitermaterial a) eine p-Schicht?

b) eine n-Schicht?

Vorschrift

a) Dotieren mit dreiwertigem Stoff b) Dotieren mit fünfwetigem Material

TG

17.1 106

Frage

Wie muss eine Halbleiterdiode gepolt sein, da- mit sie den Strom sperrt?

Vorschrift

An der Anode die negativere Spannung

A K

- +

TG

17.1 107

Frage

Nennen Sie zwei Halbleiterwerkstoffe, die für die Dioden verwendet werden?

Vorschrift

Silizium Germanium

TG

17.1 108

Frage

Wie erreicht man einen n-leitenden Germani- um-Kristall?

Vorschrift

Indem ein 5-wertiges Material eingebaut

wird (z.B. Antimon, Arsen oder Phosphor)

(6)

TG

17.1 109

Frage

Bei der Herstellung von Dioden entsteht eine Grenzschicht zwischen p- und n-leitendem Ma- terial. Welche der Behauptungen a) bis d) sind richtig?

a) Die Bildung der Grenzschicht geschieht durch Abwanderung von Ladungsträgern in andere Bereiche.

b) Je weniger Ladungsträger abwandern, um so dünner wird die Grenzschicht.

Vorschrift

a),b),c),d)

c) In der Grenzschicht entsteht eine Spannung durch Raumladung.

d) Die Diffusionsspannung beträgt bei Germanium-Dioden ca. 0,7 Volt

TG

17.1 110

Frage

Das Verhalten einer Diode ist von der Polarität der aussen angelegten Spannung abhängig.

Welche der Aussagen von a) bis d) sind falsch zugeordnet?

a) Plus-Potential an p = Durchlassrichtung.

b) Minus-Potential an n = Sperr-Richtung.

c) Äussere Spannung gegen die Diffusions- spannung U

D

gerichtet = Rückwätsrichtung.

d) Äussere Spannung kleiner als 0,7 Volt = hoher Widerstand der Siliziumdiode in bei- den Richtungen.

Vorschrift

b),c)

A K

p n

A K

U

D

richtig a),d)

TG

17.1 111

Frage

Gleichrichter-Dioden werden immer so verwen- det, dass die Ventilwirkung der Dioden ausge- nutzt wird. Welche der Aussagen von a) bis d) sind richtig?

a) Bei der Einpuls-Mittelpunkt-Schaltung wird nur eine Halbwelle der Wechselspannung am Verbraucher wirksam.

b) Bei der Zweipuls-Mittelpunkt-Schaltung wird ein kleinerer Transformator als bei der Ein- puls-Schaltung benötigt.

Vorschrift

a),d)

c) Die Welligkeit der pulsierenden Gleichspannung ist bei der Einpuls- schaltung geringer als bei der Zwei- puls-Schaltung.

d) Der Mittelwert der Gleichspannung ist bei der Einpuls-Schaltung um mehr als 50% kleiner als der Effektivwert der Wechselspannung.

TG

17.1 112

Frage

Die effektivste Form der Gleichrichtung mit Dioden ist die Brücken-Gleichrichter-Schaltung.

Welche Aussagen sind richtig?

a) Der Transformator benötigt nur eine Sekun- därwicklung.

b) Zur Gleichrichtung werden vier Dioden benö- tigt.

c) Alle vier Dioden sind gleichzeitig leitend.

d) Es sind jeweils zwei Dioden in Sperr- Richtung und zwei Dioden in Durchlass- Richtung geschaltet.

Vorschrift

a),b),d)

(7)

TG

17.1 113

Frage

Bei einfachen diskreten Schaltungen im Kraft- fahrzeugbau können normale Halbleiter-Dioden verschiedene Aufgaben erfüllen. Welche Aus- sagen sind richtig?

a) Sie werden zur Strombegrenzung in Gleich- strom-Kreisen verwendet.

b) Sie werden zur Gleichspannungserzeugung verwendet.

c) Sie können helfen, das Auftreten von Span- nungsspitzen einzugrenzen.

d) Sie können Schaltvorgänge in Gleichstrom- kreisen steuern.

Vorschrift

d),b)

TG

17.1 114

Frage

Beschreiben Sie den Aufbau des Transistors!

Vorschrift

Der Transistor besteht aus zwei pn- Übergängen, d.h. aus drei Schichten (zwei Dioden). Es sind zwei Schichtfolgen möglich:

− npn

− pnp

TG

17.1 115

Frage

Schalten Sie den npn-Transistor funktionsrich- tig!

N

N P

Vorschrift

Literatur Antwort N

N P

+

+ -

TG

17.1 116

Frage

Zeichnen Sie den Aufbau eines Thyristors (mit Grenzbereichen)!

Vorschrift

(8)

TG

17.1 117

Frage

Nennen Sie die zwei Arten von pipolaren Tran- sistoren bezüglich ihres Schichtaufbaus und zeichnen Sie deren Symbole!

Vorschrift

− npn-Transistor

N

N P

− pnp-Transistor

N

P P

TG

17.1 118

Frage

Welche Halbleiterwerkstoffe werden für Tran- sistoren verwendet?

Vorschrift

− Germanium

− Silizium

TG

17.1 119

Frage

Nennen Sie zwei typische Anwendungen für Transistoren!

Vorschrift

− Schalter

− Verstärker

TG

17.1 120

Frage

Nennen Sie zwei typische Anwendungen für Thyristoren!

Vorschrift

− Leistungs-Schalter

− Integriert im Triac

(9)

TG

17.1 121

Frage

Wie heissen die drei Anschlüsse am gezeichne- ten Transistor?

Vorschrift

1 Basis

2 Kollektor 3 Emitter

TG

17.1 122

Frage

Ein Relais ist über einen Schalttransistor ange- schlossen.

a) An welchen Pol wird die Basis angeschlos- sen, um das Relais zu schalten?

b) Welche Aufgabe besitzt die gezeichnete Diode?

Vorschrift

a) Plus Pol

b) Die Diode (Freilaufdiode) parallel zum Relais verhindert beim ausschalten des Relais , dass hohe Induktions- spannungen (Selbstinduktionsspan- nung), aufgrund der Stromänderung in der Spule, entstehen.

TG

17.1 123

Frage

Zwischen welchen Anschlüssen wird der Tran- sistor gesteuert?

Vorschrift

Basis-Emitter

TG

17.1 124

Frage

Was versteht man unter der „Stromverstärkung“

eines leitenden Transistors?

Vorschrift

Verhältnis zwischen Kollektorstrom zu

Basisstrom!

(10)

TG

17.1 125

Frage

Wie sind die Betriebsspannungen bei leitenden a) PNP-Transistoren gepolt?

b) NPN-Transistoren gepolt?

Vorschrift

a) Negativ b) Positiv

TG

17.1 126

Frage

Was versteht man unter einem „Thyristor“ im Vergleich zu einer Gleichrichter-Diode?

Vorschrift

Der Thyristor ist eine schaltbare Diode!

TG

17.1 127

Frage

Wie werden die Anschlüsse eines Thyristors bezeichnet? Zeichnen Sie die Symbole mit den Kurzzeichen!

Vorschrift

Anode (A), Kathode (K), Gate (G)

A

G K

TG

17.1 128

Frage

Wie verhält sich ein Thyristor, der an Spannung liegt und dessen Steuerelektrode spannungslos ist?

Vorschrift

Der Thyristor sperrt!

(11)

TG

17.1 129

Frage

Womit wird der Thyristor gesteuert?

Vorschrift

Mit einer positiven Gatespannung (ca.

2V).

TG

17.1 130

Frage

Wie kann ein leitender Thyristor wieder in den Sperrzustand gebracht werden?

Vorschrift

Spannungslases Gate und gleichzeitiger Nullspannung an der Anode!

TG

17.1 131

Frage

Warum muss der Thyristor bei Wechselstrom- betrieb nach jeder Halbwelle neu gezündet wer- den?

Vorschrift

Bei Impulssteuerung wird der Thyristor beim negativen Nulldurchgang gelöscht bzw. gesperrt beim positiven Nulldurch- gang muss er wieder gezündet werden!

TG

17.1 132

Frage

Wie verhält sich ein gezündeter Thyristor in einem Gleichstromkreis?

Vorschrift

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)

TG

17.1 133

Frage

Was ist ein Triac?

Vorschrift

Zwei Thyristoren parallel gegeneinander (antiparallel) geschaltet!

TG

17.1 134

Frage

Welches Symbol stellt ein Diac dar?

Vorschrift

b)

TG

17.1 135

Frage

In welchen Grenzen ändert sich die Aus- gangsspannung U

Q

, wenn die Eingangs- spannung von U

1

=- 12V auf U

1

=+12V geht? Die Durchlass- spannung der Dioden wird mit U

F

=0,7V angenommen.

Vorschrift

a) U

Q

=0,7V b) U

Q

=5,7V

TG

17.1 136

Frage

Welchen Wert hat das Potential gegen 0V

a) im Punkt A, wenn der

Schalter S auf Stel- lung 1 steht?

b) im Punkt A, wenn der Schalter S auf Stel- lung 2 steht?

c) im Punkt B, wenn der Schalter S auf Stel- lung 2 steht?

d) Wie gross ist der Spannungsabfall am Widerstand R bei der Schalterstellung 2?

Alle Dioden (Silizium) mit UF=0,7V Durchlassspan- nung angenommen.

Vorschrift

a) 1,4V

b) 6,4V

c) 5,7V

d) 3,6V

(13)

TG

17.1 137

Frage

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) bei geschlosse- nem Schalter S?

b) bei offenem Schalter S?

(der Innenwiderstand der Batterie ist vernachlässig- bar)

V1 und V2 sind Silizium- Gleichrichterdioden, deren Durchlassspannung mit UF=0,8V angenommen wird.

Vorschrift Literatur

Antwort

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

TG

17.1 138

Frage

Welche Leiter- bzw- Widerstandsarten unter- scheidet man?

Vorschrift

− Leiter (Kaltleiter, Heissleiter)

− Nichtleiter

− Halbleiter (NTC, PTC,VDR)

TG

17.1 139

Frage

Zählen Sie die drei bekanntesten Halbleiter- werkstoffe auf.

Vorschrift

− Germanium

− Silizium

− Selen

TG

17.1 140

Frage

Wie hängt die Leitfähigkeit reiner Halbleiter von der Temperatur ab?

Vorschrift

− Bei erhöhter Temperatur bessere

Leitfähigkeit (Leiter).

− Bei niedrigen Temperaturen schlech-

tere Leitfähigkeit (Isolator).

(14)

TG

17.1 141

Frage

Wie heissen die Elektronen, die für das elektri- sche und chemische Verhalten verantwortlich sind und wo befinden sie sich?

Vorschrift

− Valenzelektronen

− Äusserste Schale der Atome

TG

17.1 142

Frage

Wie erklärt man sich, dass reine Halbleiter bei ganz tiefen Temperaturen nicht leiten?

Vorschrift

Die Atome schwingen bei tiefen Tempe- raturen nicht mehr so stark um ihren Standort herum. Es können fast keine Valenzelektronen ausbrechen.

TG

17.1 143

Frage

Wie erklärt man sich, dass reine Halbleiter bei Temperaturzunahme leitend werden?

Vorschrift

Die Atome schwingen bei höheren Tem- peraturen mehr um ihren Standort herum.

Es können mehr Valenzelektronen aus- brechen.

TG

17.1 144

Frage

Wie ist das Kristallgitter von reinem Silizium aufgebaut?

Vorschrift

Es sind Elekktronenpaarbindungen die in

kristaliner Form (Diamantstruktur) zu-

sammengehalten werden.

(15)

TG

17.1 145

Frage

Wie setzt sich die Leitfähigkeit von Halbleitern zusammen?

Vorschrift

Da die Eigenleitfähigkeit nicht ausreicht müssen mehr Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) im Halbleitermaterial er- zeugt werden.

TG

17.1 146

Frage

Welche Ladungsträger kennt man bei Halblei- tern? In welcher Richtung bewegen sie sich?

Vorschrift

Elektronen Löcher

Die Richtung der Ladungsträger ist von der Polarität der angelegten Spannung abhängig.

TG

17.1 147

Frage

Was versteht man unter „DOTIEREN“?

Vorschrift

Die Leitfähigkeit erhöhen durch einbrin- gen von Ladungsträgern.

TG

17.1 148

Frage

Man unterscheidet zwei Dotierungsarten. Nenne und erkläre Sie.

Vorschrift

Erstellen von N-Leitfähigkeit und P-

Leitfähigkeit.

(16)

TG

17.1 149

Frage

Erkläre eine Diode anhand der Schichten a) beim Strom sperren.

b) beim Strom durchlassen.

Vorschrift

a) Die Majoritätsladungsträger werden von den Polen angezogen. Die Sperr- schicht verbreitert sich. Zwischen den Anschlüssen herrscht ein grosser Wi- derstand.

b) Ist die angelegte Spannung grösser als die Diffusionsspannung, so ver- schwindet die Sperrschicht. Die Majo- ritästräger werden von den Polen ab- gestossen und sie sind in Bewegung.

TG

17.1 150

Frage

Warum muss zu jeder Diode eine Strom- begrenzung in Serie geschalten sein?

Vorschrift

Literatur

Damit die Diode nicht durch Eigener-

wärmung zerstört wird.

TG

17.1 151

Frage

Was versteht man unter den Begriffen:

a) Schleusenspannung?

b) Durchbruchspannung?

c) Schwellwert?

Vorschrift

a) Bei dieser Spannung beginnt die Dio- de 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.

TG

17.1 152

Frage

a) Zeichne die Schaltung eines Einweggleich- richters und das Liniendiagramm des dazu- gehörenden Laststromes.

b) Um welche Stromart handelt es sich beim Laststrom?

c) Welchen Nachteil hat der Einweggleichrich- ter?

U

I

Vorschrift

a)

Strom-Liniendiagramm Einweggleichrichter

-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0306090120150180210240270300330360390420450480510540570600630660690720

Winkelwert

U,I

b) Pulsierender Gleichstrom

c) Kein Energiezufluss bei negativer

Spannungshalbwelle.

(17)

TG

17.1 153

Frage

a) Skizziere die Schal- tung eines Doppel- weggleichrichters.

Geben Sie die Strom- pfade für beide Halb- wellen mit unter- schiedlichen Farben an.

Bild:

- + U1

I

-

+ -

+

- +

+ - -

U₂

b) Wie nennt man diese Gleichrichterschaltung auch noch?

c) Zeichne das Liniendiagramm des Laststromes.

Vorschrift

b) Grätzschaltung c)

Strom-Liniendiagramm Zweiweggleichrichter

-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0 30 60 90120 150 180210 240 270300 330 360 390 420450 480 510540 570 600630 660 690 720

Winkelwert I,U1,U2

TG

17.1 154

Frage

Wie kann pulsierender Gleichstrom geglättet werden?

Vorschrift

Kondensator und Spule

TG

17.1 155

Frage

Wozu werden Z-Dioden verwendet? (2 aufzäh- len, 1 davon erklären)

Vorschrift

Spannungsstabilisierung

Spannungsbegrenzung (Überlastschutz)

TG

17.1 156

Frage

Zeichnen Sie das Symbol der Leuchtdiode.

Vorschrift

(18)

TG

17.1 157

Frage

Welche Elektrode leuchtet bei einer an Gleich- spannung angeschlossenen Glimmlampe?

Vorschrift

An der Stelle wo die negativen Ladungs- träger vom Draht in das Gas eintreten bzw. freigesetzt werden (Kathode).

TG

17.1 158

Frage

a) Zeichne das Symbol eines Diacs.

b) Wo wird er angewendet?

Vorschrift

Er wird zur Steuerung von Triacs ver- wendet.

TG

17.1 159

Frage

Bezeichnen Sie die nachfolgenden Transisto- ren!

a) b) c)

Vorschrift

a) npn-Transistor b) pnp-Transistor c) Phototransistor

TG

17.1 160

Frage

Erklären Sie die Funktion des NPN-Transistors anhand der Schichten.

p p

E C

B

+ _ + _

G1 G2

IE IC

IB

UEB U_BC

n

Vorschrift

Die Elektronen werden vom Kollektor

zum Emitter gesogen, wenn die BE-

Spannung grösser als die Diffusions-

spannung ist.

(19)

TG

17.1 161

Frage

Unter welchen Bedingungen leitet ein PNP- Transistor (Zeichnen Sie das Symbol und die Polaritäten ein)?

Vorschrift

Bei negativer Basis-Emitter-Spannung bzw. Kollektor-Emitter-Spannung.

TG

17.1 162

Frage

Skizzieren Sie eine einfache Verstärkerschal- tung (Emitterschaltung).

Vorschrift

_ +

I_C I_B

U₁ R U₂

B E C

N PN

I_E I_C

= U_E U_A =

I_B

TG

17.1 163

Frage

Wodurch unterscheidet sich ein Thyristor von einem Transistor?

Vorschrift

Grundsätzlich ist es das Selbe, aber der Thyristor muss mit einer Nullspannung über Anode zu Kathode gelöscht werden bzw. ausgeschaltet werden.

TG

17.1 164

Frage

Welche Thyristoren unterscheidet man? Zeich- ne die Symbole für Thyristoren und benennen Sie die Anschlüsse.

Vorschrift

P-Gate-Thyristor

N-Gate Thyristor

(20)

TG

17.1 165

Frage

Unter welchen Bedingungen leitet der Thyristor?

Vorschrift

Das Gate wirrd mittels separatem Strom- kreis an die Zünd- oder Steuerspannung gelegt.

TG

17.1 166

Frage

Aus welchen Elementen ist ein Triac zusam- mengesetzt? Zeichne das Symbol des Triacs.

Vorschrift

Wenn man zwei Thyristoren parallel ge- geneinander schaltet, entsteht ein Bau- element, das bei positiver und auch bei negativer Anodenspannung durchlässig ist. Diese Schaltung wird mit Triac be- zeichnet.

TG

17.1 167

Frage

Aus welchen Elementen ist ein Ditriac zusam- mengesetzt ? Zeichne das Symbol.

Vorschrift

Schema des Ditriac bzw. Quadriac.

TG

17.1 168

Frage

Wo werden Triac's und Ditriac's angewendet?

Vorschrift

Phasenanschnittsteuerungen

Dämmerungsschalter

Lichtregler

(21)

TG

17.1 169

Frage

Erlären Sie den Dämmerungsschalter bei vor- gegebener Schaltung.

RF

RV

C1

Vorschrift

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.

TG

17.1 170

Frage

Erklären Sie den Lichtregler bei vorgegebener Schaltung.

C1 RV

RPOTI

F CS L

S1

Mit dem Drehknopf werden das Potentiometer RPOTI eingestellt und der Schalter Sch3 betätigt.

Die Drossel L und der Kondensator CS sind Störschutzelemente.

RV schützt den Ditriac vom Steueranschluss her, wenn RPOTI über- brückt ist. Die Feinsi- cherung F schützt den Lichtregler vor Über- last.

Vorschrift

RPOTI steuert die Aufladezeit des Kondensators C1. Wird die Span nung UC1 grösser als etwa 35 V, zündet der Ditriac und bleibt leitend, bis der Strom den Nulldurchgang erreicht Dieser Vorgang wieder- holt sich 100-mal pro Sekunde.

Je kleiner RPOTI, desto kürzer ist die Aufladezeit des Kondensators C1, desto früher nach Halbwellenbeginn zündet der Ditriac, desto heller brennt die Lampe. Die Lampenleistung wird also durch Phasenanschnitt reguliert.

TG

17.1 171

Frage

Zeichnen Sie das Symbol der Photodiode.

Vorschrift

TG

17.1 172

Frage

Beschreiben Sie die dargestellten Elemente.

Vorschrift

Beide sind Symbole für Widerstände mit negativem Temperatur-Coeffizienten.

Heissleiter z.B.: Kohlenfaden

(22)

TG

17.1 173

Frage

Beschreiben Sie die dargestellten Elemente.

Vorschrift

Beide Symbole stellen einen Widerstand mit positivem Temperatur-Coeffizienten dar.

Kaltleiter z.B.: Kupfer

TG

17.1 174

Frage

Beschreiben Sie die dargestellten Elemente.

Vorschrift

Symbole für spannungsabhängige Wi- derstände.

TG

17.1 175

Frage

Beschreiben Sie die dargestellten Elemente.

Vorschrift

Photowiderstände

TG

17.1 176

Frage

Beschreiben Sie die dargestellten Elemente.

Vorschrift

Photozellen

(23)

TG

17.1 177

Frage

Beschreiben Sie die dargestellten Elemente.

Vorschrift

Normale Dioden

TG

17.1 178

Frage

Beschreiben Sie die dargestellten Elemente.

Vorschrift

Zener-Dioden

TG

17.1 179

Frage

Beschreiben Sie das dargestellte Element.

Vorschrift

Zweiweggleichrichter, Grätzschaltung;

Aus einem Wechselsignal entsteht ein gleichgerichteter Wert mittels vier Dio- den.

TG

17.1 180

Frage

Beschreiben Sie das dargestellte Element.

Vorschrift

Zweiweggleichrichter

Grätzschaltung

(24)

TG

17.1 181

Frage

Beschreiben Sie das dargestellte Element.

Bild 14.2.1

Vorschrift

Glimmstarter mit verstärkter Vorheizung und Abschaltung bei erfolglosen Zünd- versuchen (Deos-Starter).

TG

17.1 182

Frage

Beschreiben Sie die dargestellte Relaisschal- tung.

Vorschrift

Abschaltverzögerung des Relais.

TG

17.1 183

Frage

Beschreiben Sie die dargestellte Relaisschal- tung.

Vorschrift

Anzug- und Abfallverzögerung des Re- lais.

TG

17.1 184

Frage

Beschreiben Sie die dargestellte Relaisschal- tung.

Vorschrift

Anzugverzögerung des Relais.

(25)

TG

17.1 185

Frage

Für die folgende Schaltung ist die Ausgangs- spannung Ua bei einer Eingangsspannung von Ue=+5V anzugeben.

Vorschrift

4,3V

TG

17.1 186

Frage

Für die folgende Schaltung ist die Ausgangs- spannung Ua bei einer Eingangsspannung von Ue=+5V anzugeben.

Vorschrift

0,7V

TG

17.1 187

Frage

Für die folgende Schaltung ist die Ausgangs- spannung Ua bei einer Eingangsspannung von Ue=+5V anzugeben.

Vorschrift

0,7V

TG

17.1 188

Frage

In der Schaltung mit Z-Diode sind folgende Werte zu bestimmen:

a) Die Verlustleistung der Z-Diode.

b) Die Verlustleistung des Vorwiderstandes Rv.

Vorschrift

Verlustleistung der Z-Diode I=0,064A

U=5,6V P=358,4mW

Verlustleistung des Vorwiderstandes

(26)

TG

17.1 189

Frage

Berechnen Sie den höchstzulässigen Effektiv- wert der Transformatorenspannung (sekundär), mit dem die Gleichrichterschaltung betrieben werden darf.

Vorschrift

U=42,5V

TG

17.1 190

Frage

In welcher Diodenschaltung kann Strom flies- sen?

Vorschrift

Schaltung 3, 4

TG

17.1 191

Frage

Leuchtdiodenschaltung: Wie gross muss der Vorwiderstand Rv mindestens sein?

Vorschrift

=

−

=

b F

V

U U

U

V V

V

U

^V

= 12 − 1 , 6 = 10 , 4

Ω

=

= 347

030 . 0

4 , 10

A V I

R U

F V V

Ω

= 360 R

V

TG

17.1 192

Frage

Wo befindet sich der Katodenanschluss beim Diodenanschluss?

Vorschrift

links

(27)

TG

17.1 193

Frage

Es handelt sich bei L1 und L2 um gleiche Lämpchnn. Was kann betreffend Helligkeit der Lämpchen festgestellt werden?

Vorschrift

L2 brennt weniger hell, da an ihr nur die Halbe Spannung anliegt.

TG

17.1 194

Frage

Welcher Wert hat die Ausgangsspannung Ua a) bei offenem Schalter S

b) bei geschlossenem Schalter S

Die Durchlassspannung Uf der Diode beträgt 0,7V.

Vorschrift

a) 8,3V b) 12V

TG

17.1 195

Frage

Bestimmen Sie mit Hilfe der Kennlinie a) die Durchlassspannung.

b) die Sperrspannung.

Vorschrift

a) I=100mA U=0,7V (>0,5V) b) I=-50mA

U=400V (>370V)

TG

17.1 196

Frage

Warum muss ein Thyristor im Wechselspan- nungbetrieb während jeder Periode neu gezün- det werden?

Vorschrift

Weil der Thyristor beim negativen Null-

durchgang löscht muss er nach einer

Periode wieder gezündet werden.

(28)

TG

17.1 197

Frage

Wozu dient die Diode in der gegebenen Schal- tung?

Was würde geschehen, wenn die Diode ge- mäss Schema falsch angeschlossen wird?

Vorschrift

Freilaufdiode beim Abschalten der Spule.

Die Diode (Freilaufdiode) parallel zum Relais verhindert beim ausschalten des Relais , dass hohe Induktionsspannun- gen (Selbstinduktionsspannung), auf- grund der Stromänderung in der Spule, entstehen.

Das Relais wird Überbrückt. Kurzschluss beim betätigen des Schalters S.

TG

17.1 198

Frage

Was passiert, wenn a) S1

b) S2 c) S3

einzeln eingeschaltet wird?

Vorschrift

a) H3 brennt

b) H2 und H3 brennen c) H1, H2 und H3 brennen

TG

17.1 199

Frage

Was wird bei der Leuchtdiode LED festgestellt, wenn die Taster T1 und T2 nacheinander ab- wechslungsweise betätigt werden?

Vorschrift

Wird T1 eingeschaltet brennt die Leucht- diode kurz auf bis der Kondensator den Stromfluss sperrt.

Jetzt wird bei geschlossenem T1 der Taster T2 geschlossen und die Leuchtdi- ode brennt.

TG

17.1 200

Frage

Welche Schaltung wird angewendet, wenn ein Gleichstromschütz an Wechselspannung ange- schlossen werden soll?

Vorschrift

Schaltung (B)

(29)

TG

17.1 201

Frage

Relaisschaltung:

a) Handelt es sich um Anzugs- oder Abfallverzöge- rung?

b) Erkläre die Funk- tion!

c) Was ändert sich bei der Relais- schaltung, wenn die Diode ausge- baut wird?

Vorschrift

a) Anzugverzögerung

b) Kondensator muss sich zuerst aufla- den bis Relais anzieht.

c) Anzug- und Abfallverzögerung stellt sich ein.

TG

17.1 202

Frage

Was wird bei der Leuchtdiode LED festgestellt a) wenn S1

b) wenn S2

c) wenn S3 einzeln geschaltet werden?

Vorschrift

a) LED brennt schwach b) LED brennt stärker c) LED brennt sehr stark

TG

17.1 203

Frage

Was wird bei der Leuchtdiode LED festgestellt a) wenn S1

b) wenn S2

c) wenn S3 einzeln geschaltet werden?

Vorschrift

a) LED brennt schwächer

b) LED brennt fast ohne Veränderung weiter

c) LED löscht

TG

17.1 204

Frage

Relaisschaltung:

a) Handelt es sich um Anzugs- oder Abfallverzöge- rung?

b) Erkläre die Funk-

Vorschrift

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

(30)

TG

17.1 205

Frage

Erkläre die Funktion der Schaltung.

Vorschrift

Wenn S betätigt wird, so leuchtet LED2 bis der Kondensator entladen ist.

Beim umschalten Leuchtet die LED1 bis der Kondensator geladen ist.

TG

17.1 206

Frage

a) Handelt es sich bei der Gleichrichterschal- tung um eine Einweggleichrichter oder um einen Zweiweggleichrichter?

b) Zeigen Sie den Strompfad für die positive und negative Halbwelle.

c) Wozu dient der Kondensator C1?

Vorschrift

a) Zweiweg- gleichrichter

b) b) Serieschaltung

mit Telefon- apparat.

(Schaltung wird neu nicht mehr

verwendet)

- + U₁

I

-

+ -

+

- +

+ - -

U2

TG

17.1 207

Frage

a) Wie wird das Bauteil 1 bezeichnet?

(Vergrösserte Darstellung des Schamas siehe Beila- ge 2)

b) Welche Aufgabe hat das Bauteil 1?

c) Zeichnen Sie die Diodenschaltung für dieses Bauteil 1 auf.

Vorschrift

a) Gleichricher- schaltung bzw.

Grätzschaltung b) Gerät mit

Gleichspan- nung versor- gen

c)

- + U₁

I

-

+ -

+

- +

+ - -

U₂

TG

17.1 208

Frage

Ergänzen Sie das Schema, damit der Transistor den Lampenstrom einschaltet.

Bild 14.3.1

Vorschrift

Beim betätigen des Schalters S1 nach

oben wird die Lampe H1 eingeschaltet.

(31)

TG

17.1 209

Frage

a) Was wird erreicht, wenn der Widerstands- wert R2 des Potentiometers verändert wird?

b) Auf welcher Stellung brennt die Lampe H1 am hellsten?

Vorschrift

a) Lampenstrom und damit die Helligkeit wird gesteuert.

b) Stellung 1

TG

17.1 210

Frage

Die Bauteile und Ströme im Schema Beilage 1 sind näher zu beschreiben!

Vorschrift

TG

17.1 211

Frage

a) Um welche elektronischen Bauteile handelt es sich bei V1 und V2?

b) Wozu dient diese Schaltung?

c) Was wird mit dem Widerstand R2 einge- stellt?

d) Welche Aufgabe haben L und C1?

Vorschrift

a) V1 Diac, V2 Triac b) Lichtregler

c) Winkel des Phasenanschnittes d)

TG

17.1 212

Frage

Um welche elektronischen Bauteile handelt es sich bei V2, V6, V1, V5?

Vorschrift

V2 Zehner-Diode V6 PNP-Transistor V1 Diode

V5 Thyristor

(32)

TG

17.1 213

Frage

Was für Gleichrichterschaltungen gibt es?

Vorschrift

Einwegschaltung

Mittelpunktschaltung (Zweiweg) Brückenschaltung (Grätzschaltung)

TG

17.1 214

Frage

Warum weist ein Gleichrichter fast immer einen Transformator auf?

Vorschrift

Er dient zur spannungsmässigen Anpas- sung und der galvanischen Trennung von Wechsel- und Gleichstromkreis bzw vom Eingans- uns Ausgangskreis.

TG

17.1 215

Frage

Warum Phasenanschnitt

¹⁾

oder Phasenab- schnitt?

Phasen- anschnitt¹⁾ Vereinfacht

Sogenannte Universaldimmer erkennen automatisch, ob eine induktive oder kapazitive Last vorliegt und wirken demnach als Phasenan- oder -abschnittsteuerung.

Vorschrift

Für kapazitive Lasten muss Phasenab- schnitt verwendet werden obwohl diese teurer sind. Bei Pasenanschnitt würde wegen des plötzlichen Spannungsanstiegs ein ex- trem hoher Strom fließen.

Hingegen werden für induktive Lasten und Halogenleuchtmittel Phasenan-

schnittsteuerungen eingesetzt. Der Phasen- abschnitt würde eine Spannungsspitze beim Abschalten des Stromes verursachen.

TG

17.1 216

Frage

Für elektronische Trafos Phasenanschnitt

¹⁾

oder Phasenabschnitt?

Elektronischer Trafo

Vorschrift

Die meisten elektonischen Trafos sind für Phasenabschnitt und Phasenanschnitt geeig- net.

Elektronische Trafos sind am kleineren Ge- wicht zu erkennen.

Billige elektronische Trafos können meistens nur mit den teureren Phasenabschnitt- Dimmern geregelt werden.

(33)

TG

17.1 217

Frage

Welche Ziffern werden durch die 7-Segment- Anzeige angezeigt, wenn die Taste S

A

bzw. S

B

gedrückt wird?

SA SB

x

A 5 3

B 6 3

C 2 6

D 3 6

a b

c d e f

g

Siebensegment- Anzeige

Vorschrift

3, 6

a b c d e f g

TG

17.1 218

Frage

Welche Aussage zum arithmetischen Mittelwert der Gleichspannung U

_m

für beide Schaltungen ist richtig? U

_m

ist bei:

x

A beiden Schaltungen gleichen gross B Schaltung U

₁

grösser

C Schaltung U

₂

grösser

D Lastabhängigkeit bei U

₂

grösser

Vorschrift

A

R=1kWL

230V 18V R=1kWL

230V 9V9V

TG

17.1 219

Frage

Wie heiβt die abgebildete Gleichrichter- schaltung (Richtige Nummern zuordnen)?

RL

R₂ R₁ U1M

M 1

2 U_2M

UL

N L₁

U1N

6

Gegentaktschaltung

Vorschrift

1 Halbbrücke

2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung

TG

17.1 220

Frage

Wie heiβt die abgebildete Gleichrichter- schaltung (Richtige Nummern zuordnen)?

1 Halbbrücke

2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter

Vorschrift

(34)

TG

17.1 221

Frage

Ordnen Sie die richtige bezeichnung der Gleich- richterschaltung den zwei Schaltungen zu!

1 Gegentaktschaltung 2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung

Vorschrift

3

R=1kWL

230V 18V

1

R=1kWL

230V 9V9V

TG

17.1 222

Frage

Wie heiβt die abgebildete Gleichrichter- schaltung (Richtige Nummern zuordnen)?

UAN

L L1

L2

L3

N U1 U2

U3

R3

R2

R1

RL

IL

UL

A d

Vorschrift

9 1 Halbbrücke

2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung 7 Dreiweggleichrichter 8 Zwölfpulsschaltung

9 Drehstrom-Einweggleichrichter

TG

17.1 223

Frage

Wie heiβt die abgebildete Gleichrichter- schaltung (Richtige Nummern zuordnen)?

1 Halbbrücke

2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung 7 Dreiweggleichrichter 8 Zwölfpulsschaltung

9 Drehstrom-Einweggleichrichter

Vorschrift

7

TG

17.1 224

Frage

Wie heiβt die abgebildete Gleichrichter- schaltung (Richtige Nummern ankreuzen)?

R_L U

L

e

Vorschrift

1 Halbbrücke

2 Zweiweggleichrichter 3 Einweggleichrichter 4 Grätzschaltung 5 Einweggleichrichter 6 Gegentaktschaltung 7 Dreiweggleichrichter

x

8 Zwölfpulsschaltung

9 Drehstrom-Einweggleichrichter

(35)

Beilage 1

17.1 110