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Glossar und Wissen

Größen und Einheiten

Größe Kürzel Einheit Kürzel
Widerstand R Ohm Ω
Spannung U Volt V
Stromstärke I Ampere A
Kapazität C Farad F
Ladung Q Coulomb C
Potential φ Volt V
Leistung P Watt W
Zeit t Sekunden s
Lichtstärke Iv Candela cd
Lichtstrom Φv Lumen lm

Wissen

Darlington-Schaltung
elektronische Schaltung aus zwei Bipolartransistoren, wobei der erste, kleinere Transistor als Emitterfolger auf die Basis des zweiten, größeren arbeitet. Sie wird zur Erhöhung des Stromverstärkungsfaktors eines einzelnen Bipolartransistors angewendet. Befinden sich beide Transistoren in einem einzigen Gehäuse, spricht man auch vom Darlington-Transistor.
Eine ähnliche Anordnung aus komplementären Transistoren wird als Sziklai-Paar oder als Komplementär-Darlington-Schaltung bezeichnet.
Bipolartransistor
ein Transistor, bei dem im Unterschied zum Unipolartransistor beide Ladungsträgertypen – negativ geladene Elektronen und positiv geladene Defektelektronen – zum Stromtransport durch den Bipolartransistor beitragen.
Johnson-Zähler
auch Ringzähler oder Ringschieberegister genannt, ist eine elektronische Schaltung und dabei eine Sonderform eines Schieberegisters, bei dem der Ausgang des letzten Registers (Flipflops) auf den Eingang des ersten zurückgeführt wird.
Shunt
niederohmiger elektrischer Widerstand, der zur Messung des elektrischen Stromes verwendet wird (Messwiderstand). Der Strom, der durch einen Shunt fließt, verursacht einen zu ihm proportionalen Spannungsabfall, der gemessen wird.
Diac
"Diode for Alternating Current": Zweirichtungs-Diode
Triac
"Triode for Alternating Current": Zweirichtungs-Thyristortriode oder Symistor
Thyristor
Halbleiterbauelement, das aus vier oder mehr Halbleiterschichten wechselnder Dotierung aufgebaut ist. Thyristoren sind einschaltbare Bauelemente, d.h., sie sind im Ausgangszustand nichtleitend und können durch einen kleinen Strom an der Gate-Elektrode eingeschaltet werden. Nach dem Einschalten bleibt der Thyristor auch ohne Gatestrom leitend. Ausgeschaltet wird er durch Unterschreiten eines Mindeststroms, des sogenannten Haltestroms.
Leitungen
Eine Anschlussleitung von einem Steckernetzteil hat einen Leitungsquerschnitt von meistens 0,5 bis 0,75 mm². Einzelne Adern von Telefonleitungen haben einen Querschnitt von 0,2 mm².
Lautsprecherleitungen für die Stereoanlage haben 0,75 mm² bis zu 16 mm².
Eine Leitung mit 1,50 mm² kann einen Strom von ca. 13 Ampere durchleiten, ohne heiß zu werden.
Eine Leitung mit 0,75 mm² kann einen Strom von ca. 7 Ampere durchleiten, ohne heiß zu werden.
Eine Leitung mit 0,20 mm² kann einen Strom von ca. 2 Ampere durchleiten, ohne heiß zu werden.
Candela
die SI-Einheit der SI-Basisgröße Lichtstärke
Kerzenflamme 1cd 1000mcd
60W Haushaltsglühlampe 230V 58cd 58000mcd
100W Haushaltsglühlampe 230V 110cd 110000mcd
40W Kompaktleuchtstofflampe 180cd 180000mcd
Lumen
ist die physikalische Einheit des Lichtstroms, d.h. das Maß für das gesamte von einer Strahlungsquelle ausgesandte sichtbare Licht. Die Einheit gibt somit die Leistung der Lichtquelle an.
Gemessen wird ausschließlich das sichtbare Licht und zwar in Candela (Lichtstärke) mal dem Raumwinkel.
Lichtquelle Leistungsaufnahme typische Lichtausbeute
Kerzenlicht ~150W 15 lm
1W - Leuchtdiode 1W 90 lm
40W Haushaltsglühlampe 230V 40W 470 lm
60W Haushaltsglühlampe 230V 60W 806 lm
100W Haushaltsglühlampe 230V 100W 1500 lm
20W MR16 Niedervolt Halogenlampe 12V 20W 180 lm
35W MR16 Niedervolt Halogenlampe 12V 35W 300 lm
25W GU10 Hochvolt Halogenlampe 230V 25W 125 lm
50W GU10 Hochvolt Halogenlampe 230V 50W 300 lm
23W Kompaktleuchtstofflampe 23W 1300 lm
Transistor ("transfer resistor")
elektronisches Halbleiter-Bauelement zum Steuern meistens niedriger elektrischer Spannungen und Ströme.
Schwellenspannung
gibt an, bei welcher Spannung der Transistor leitend wird. Übliche Werte bei Bipolartransistoren liegen zwischen 0,6V bis 0,7V.
(Ist die Spannung, die zwischen Basis und Emitter abfällt)
Bezeichnung
erster Buchstabe: Halbleitermaterial (A=Germanium, B=Silizium
zweiter Buchstabe: Einsatzzweck (C=Universal, D=hohe Leistung, F=Hochfrequenz, U=hohe Spannung)
Typische Transistoren:
2n3055
bc337
bc546
bd139
bd140
Entladen von Elkos (nicht fundiertes Wissen!)
Die Kapazität C mal den Entladewiderstand R ergibt die Zeitkonstante Tau (in Sekunden).
Nach dem fünffachen der Zeit Tau sind ca. 99% der vorherigen Ladung entladen:
5 * R * C = Entladezeit z.B.: 5 * 0,1F * 100kOhm =~ 14 Stunden
Warnung: Die max Leistung des Widerstandes darf nicht überschritten werden, sonst Brennt er durch. P = U * U/R
Warnung: Elkos können sich teilweise von selbst wieder aufladen. Vor allem wenn sie sehr schnell entladen wurden, steigt die Spannung oft wieder etwas an.
Sperrstrom
Wird eine Diode in Sperrrichtung betrieben, so fließt durch sie dennoch ein geringer Sperrstrom Übersteigt die in Sperrrichtung anliegende elektrische Spannung (Sperrspannung) die Durchbruchspannung, so steigt der Sperrstrom drastisch an, was bei Standardgleichrichterdioden zu deren Zerstörung führt. Dieser Effekt wird z. B. bei Zener-Dioden gezielt ausgenutzt.
Durchlassstrom
Der Strom, der eine pn-Diode nach Anlegen der Durchlassspannung durchfließt.
Schwellenspannung Us
ist die Spannung, die nötig ist, um Strom durch eine Diode in Durchlassrichtung fließen zu lassen:
Bei gewöhnlichen Siliziumdioden ist Us ca. 0,6 - 0,7 V.
Durchlassspannung
wird auch als Schwellspannung bezeichnet und hat das Formelzeichen Uf.
Wird Uf unterschritten, leuchtet z.B. eine Leuchtdiode nicht mehr;
wird Uf überschritten wird das Bauteil durch einen stark ansteigenden Strom evtl. zerstört.
Die Durchlassspannung bezieht sich auf einen vom Hersteller angegebenen Strom (bei LEDs: meistens 20mA).
Es empfiehlt sich eine Spannung zu wählen die ziemlich im unteren Bereich der Durchlassspannung liegt da somit die Lebensdauer überproportional erhöht wird.
Pluspol
wird idR immer mit einem roten Kabel oder Anschluss dargestellt
Minuspol
wird idR immer mit einem schwarzen bzw. blauen Kabel oder Anschluss dargestellt
Technische Stromrichtung
immer von (+) nach (-)
Physikalische Stromrichtung
immer von (-) nach (+)
Kurzschluss
nahezu widerstandslose Verbindung der beiden Pole einer elektrischen Spannungsquelle
Leerlauf
Zustand, bei dem an einer elektrischen Spannungsquelle kein elektrischer Verbraucher angeschlossen ist bzw. in eingeschaltetem Zustand betrieben wird. Es fließt in diesem Fall kein elektrischer Strom.
Reihenschaltung von Batterien:
Bei einer Reihenschaltung (auch Serienschaltung genannt) erhöht sich die Betriebsspannung.
Beispiel: Werden zwei Batterien mit jeweils 200Ah (Amperestunden) und 12V (Volt) in Reihe geschaltet, ergibt sich eine Ausgangsspannung von 24V mit einer Kapazität von 200Ah.
Parallelschaltung von Batterien:
Bei der Parallelschaltung von Batterien wird der Pluspol mit dem Pluspol und der Minuspol mit dem Minuspol miteinander verbunden.
Die Ladekapazität (Ah) der einzelnen Batterien summiert sich dann während die Gesamtspannung der Spannung der Einzelbatterien entspricht.
Beispiel: Werden zwei Batterien mit jeweils 200 Ah und 12V parallel geschaltet, so ergibt sich eine Ausgangsspannung von 12V und eine Gesamtkapazität von 400Ah.
Glimmlampe
Glimmlampe ist eine Gasentladungsröhre zur Erzeugung eines schwachen, sogenannten Glimmlichtes
Batterie
Kapazität: Die in einer Batterie gespeicherte elektrische Ladung wird als Kapazität bezeichnet nicht zu verwechseln mit der elektrischen Kapazität.
Kapazität einer Batterie wird meist in Amperestunden (Einheitenzeichen: Ah) angegeben.
Leistung: Die Leistung einer Batterie ist die Menge an elektrischer Energie, die pro Zeiteinheit entnommen werden kann. Sie wird in der Regel in Watt (W) angegeben
Elektrischer Widerstand
ist in der Elektrotechnik ein Maß dafür, welche elektrische Spannung erforderlich ist, um eine bestimmte elektrische Stromstärke durch einen elektrischen Leiter (Bauelement, Stromkreis) fließen zu lassen.
Widerstand (Bauelement)
ist ein zweipoliges passives elektrisches Bauelement zur Realisierung eines ohmschen Widerstandes in elektrischen und elektronischen Schaltungen.
Kohleschichten haben einen negativen Temperaturkoeffizienten (leitet bei hohen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei tiefen Temperaturen) und sind sehr ungenau.
Metallschichtwiderstände lassen sich mit höchsten Genauigkeiten und abhängig von der Legierung mit sehr geringen Temperaturkoeffizienten fertigen.
Metalle haben im Allgemeinen einen positiven Temperaturkoeffizienten.
Für sehr hohe Widerstandswerte und hohe Spannungen werden Metalloxid-Schichtwiderstände gefertig.
Nichtlinearer Widerstand
auch parameterabhängiger Widerstand genannt.
Wesentliches Merkmal ist, dass der Widerstandswert von einem oder mehreren weiteren physikalischen Parametern wie der am Widerstand anliegenden Spannung, der Temperatur, Druck, dem Lichteinfall und ähnlichen mehr abhängt. Wesentlich ist, dass bei nichtlinearen Widerständen der Zusammenhang zwischen Spannung am und Strom durch den Widerstand nicht durch die ohmsche Beziehung mit einem konstanten Widerstandswert R beschrieben werden kann.
Beispiele: Thermistor, Fotowiderstand, Varistor, druck- oder dehnungsabhängiger Widerstand
Vorwiderstand
Vorwiderstand ist ein elektrischer Widerstand, der in Reihe zu einem elektrischen Bauelement geschaltet wird, um die elektrische Spannung am bzw. die elektrische Stromstärke durch das Bauelement auf zulässige Werte zu begrenzen.
Wichtig: Vorwiderstand sollte immer pro Bauteil verwendet werden, wenn die Bauteile parallel zueinander betrieben werden, denn falls ein Bauteil ausfällt, würde der Vorwiderstand u.U. nicht mehr ausreichend dimensioniert sein und die anderen Bauteil könnten Schaden nehmen.
Vorwiderstand berechnen:
RV = UR / I RV = 7V / 20mA = 7V / 0,02A = 350 Ohm
UR = Ugesamt - ULED UR = 9V - 2V = 7V
I = UR / RV I = 7V / 350Ohm = 0,02A
PV = UR * I PV = 7V * 0,02A = 0,14W
PV = UR^2 / RV PV = 7V^2 / 350Ohm = 0,14W
Impedanz
auch Wechselstromwiderstand, gibt das Verhältnis von elektrischer Spannung an einem Verbraucher (Bauelement, Leitung usw.) zur aufgenommenen Stromstärke an.
Diode
Elektrisches Bauelement, das Strom in einer Richtung fast ungehindert passieren lässt und in der anderen Richtung fast isoliert.
Spannungsteiler
ist eine Reihenschaltung aus passiven elektrischen Zweipolen (z.B. Widerstände), durch die eine elektrische Spannung aufgeteilt wird.
Der Spannungsteiler ist eine spezielle Anwendung der Reihenschaltung von Widerständen. Er besitzt einen Abgriff (Abzweig) an der Verbindungsstelle und erlaubt eine Teilung der Gesamtspannung im Verhältnis der beiden Widerstände, sofern kein Strom an der Verbindungsstelle entnommen wird.
Kathode
=Minuspol (nur bei technischer Stromrichtung)
Anode
=Pluspol (nur bei technischer Stromrichtung)
Fotodiode
Halbleiter-Diode, die Licht (evtl. auch IR-, UV- oder Röntgenstrahlen) durch den inneren Photoeffekt in einen elektrischen Strom umwandelt oder – in Sperrrichtung betrieben – diesem einen beleuchtungsabhängigen Widerstand bietet.
Fototransistor
Bipolartransistor, dessen pn-Übergang der Basis-Kollektor-Sperrschicht einer externen Lichtquelle zugänglich ist. Er ähnelt somit einer Photodiode mit angeschlossenem Verstärkertransistor.

Abkürzungen

AC
"alternating current": Wechselstrom
AWG
"American Wire Gauge" ist eine Kodierung für Drahtdurchmesser und kennzeichnet elektrische Leitungen aus Litzen und massivem Draht.
BJT
"bipolar junction transistor": Bipolartransistor
BNC
"Bayonet Neill Concelman": koaxialer Steckverbinder für Hochfrequenzanwendungen
CMOS
"Complementary metal-oxide-semiconductor": Halbleiterbauelemente, bei denen sowohl p-Kanal- als auch n-Kanal-MOSFETs auf einem gemeinsamen Substrat verwendet werden.
DC
"direct current": Gleichstrom
EEPROM
"Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory": nichtflüchtiger, elektronischer Speicherbaustein, dessen gespeicherte Information elektrisch gelöscht werden kann.
EPROM
"Erasable Programmable Read-Only Memory": nichtflüchtiger elektronischer Speicherbaustein, der bis etwa in die Mitte der 1990er-Jahre vor allem in der Computertechnik eingesetzt wurde, inzwischen aber weitgehend durch EEPROMs abgelöst ist.
E-Reihe
Normreihe elektrischer Bauteile nach DIN IEC 60063; auch: "Vorzugsreihen für die Nennwerte von Widerständen und Kondensatoren": E3, E6, E12, E24, E48, E96 und E192
FET
Feldeffekttransistor: Gruppe von Transistoren, bei denen im Gegensatz zu den Bipolartransistoren nur ein Ladungstyp am elektrischen Strom beteiligt ist – abhängig von der Bauart: Elektronen oder Löcher bzw. Defektelektronen
GAL
"Generic Array Logic": Weiterentwicklung der PALs kamen zuerst durch die Lattice Semiconductor Corporation die wiederbeschreibbaren Generic Array Logic (kurz GAL genannt) -Bausteine auf den Markt. Sie bestehen aus einer programmierbaren UND-Matrix und einer fest verdrahteten ODER-Matrix. Im Gegensatz zum PAL sind sie elektrisch beschreibbar und entweder durch UV-Licht (EPLD) oder elektrisch (EEPLD) löschbar, wodurch eine Neuprogrammierung möglich wird.
h[FE]
Wert der Stromverstärkung eines Transistors ("current gain"): h[FE] = I[Collector] / I[Basis]

Verstärkungsfaktor Hfe eines Transistors berechnen: h[FE] (auch hfe bzw. ß) gibt die Kleinsignal-Stromverstärkung im Arbeitspunkt Ic (DC-Kollektorstrom) an.
ß = dIc/dIb
Nicht zu verwechseln mit der Gleichstromverstärkung B = Ic/Ib
ß ist abhängig von Ic und der Temperatur.

Normalerweise berechnet man sie nicht (kann es auch nicht) sondern misst sie oder entnimmt min- u. max-Werte aus dem Datenblatt.
Für grundsätzliche Überlegungen:

Ist die Kurve Ic = f(Ib) gegeben, so ist ß der Kehrwert der Tangentensteigung im Arbeitspunkt Ic.
ß = 1/(dIc/dIb)

Hat man eine Kurve für B = f(Ic) gegeben, dann kann man ß mit Hilfe der Tangentensteigung dB/dIc im Arbeitspunkt Ic ermitteln:
ß = B/(1 - Ic * dB/dIc)
Solange Ic = f(Ib) näherungsweise gerade bzw. die B-Kurve flach verläuft und bei kleinem Ic, kann man ß ~= B annehmen.

Mit der Gleichung
hfe = rbe * s
kann man arbeiten wenn der differenzielle Basis-Emitter-Widerstand rbe = dUbe/dIb gegeben ist. Dabei ist die Steilheit
s = dIc/dUbe ~= Ic/Ut
Ut = K * T ist die Temperaturspannung und beträgt bei Zimmertemperatur ca. 27mV (K = Boltzmannkonstannte, T = absolute Temperatur)

Meistens rechnet man aber andersrum: Wieviel ß soll mein Transistor haben....?
IC
"integrated circuit": Integrierter Schaltkreis
I2C (auch: i²C bzw. IIC)
von engl. "Inter-Integrated Circuit" ist ein serieller Datenbus.
IS
Integrierter Schaltkreis
IEC
Internationale Elektrotechnische Kommission: Normungsorganisation für Normen im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik.
LED
"light-emitting diode": Leuchtdiode (auch Lumineszenz-Diode genannt) --> Kathode = kurzes Bein = große flache Stelle = wird am Minuspol angeschlossen
LDR
"Light Dependent Resistor": Fotowiderstand
LiPo
(auch LiPoly) Lithium-Polymer-Akkumulator
MCU
"Microcontroller Unit": Mikrocontroller (auch µController, µC): ist ein Ein-Chip-Computersystem
MOSFET
"metal-oxide-semiconductor field-effect transistor": Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor: gehört zu den Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate, auch als IGFET bezeichnet.
NPN
p- und n-dotierte Schichten (hier im Falle eines Bipolartransistors)
NTC
"Negative Temperature Coefficient Thermistor": Heißleiter
PAL
"Programmable Array Logic": elektronische Halbleiterbausteine im Bereich der Digitaltechnik, die durch Programmierung eine logische Verknüpfungsstruktur der Eingangssignale zu den Ausgangssignalen erhalten
PDIP
"Plastic Dual In-line Package": zwei Reihen von Anschlussstiften (=Pins) zur Durchsteckmontage
PCB
"printed circuit board": Leiterplatte (Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung)
PNP
p- und n-dotierte Schichten (hier im Falle eines Bipolartransistors)
PTC
"Positive Temperature Coefficient Thermistor": Kaltleiter
PWM
Pulsweitenmodulation ist eine Modulationsart, bei der eine technische Größe (z. B. elektrische Spannung) zwischen zwei Werten wechselt.
SMD
"surface-mount device": oberflächenmontiertes Bauelement
SO
"small outline": oberflächenmontierte Bauform von elektronischen Bauteilen
SPI
von engl. "Serial Peripheral Interface" ist ein Bus-System mit einem "lockeren" Standard für einen synchronen seriellen Datenbus (Synchronous Serial Port), mit dem digitale Schaltungen nach dem Master-Slave-Prinzip miteinander verbunden werden können.
TO-92
verbeitete Art eines Halbleitergehäuses hauptsächlich für Transistoren.
TO-220
verbeitete Art eines Halbleitergehäuses (evtl. mit Kühlfahne)
TTL
Transistor-Transistor-Logik (Familie elektronischer Komponenten)
UART
"Universal Asynchronous Receiver Transmitter": elektronische Schaltung, die zur Realisierung digitaler serieller Schnittstellen dient. Dabei kann es sich sowohl um ein eigenständiges elektronisches Bauelement (ein UART-Chip bzw. -Baustein) oder um einen Funktionsblock eines höherintegrierten Bauteils (z. B. eines Mikrocontrollers) handeln
vu
"volume units": z.B. verwendet in "VU-Meter"