Die wichtigsten elektronischen Bauteile

Verschiedene elektronische Bauteile und ihre Funktionen

Auf dieser Seite geht es um die gängigsten und wichtigsten elektronischen Bauteile, die Sie zum Basteln benötigen sowie deren Funktion und Einsatzgebiet. Erwarten Sie hier keine streng wissenschaftlichen Erklärungen. Dafür gibt es sicherlich andere Internetseiten, welche diese Erklärungen tiefgründiger und wissenschaftlicher abgeben können. Mir geht es einzig und allein um die praktischen Anwendungsgebiete in der Elektronik. Noch mehr Beschreibungen für elektronische Bauteile finden Sie übrigens hier.

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Verschiedene elektronische Bauteile wie LEDs, Kondensatoren, ICs und Widerstände

Der Widerstand

Widerstände
Verschiedene Widerstände

Der elektrische Widerstand gehört sicherlich zu den am häufigsten verwendeten elektronischen Bauteilen. Einfach gesagt bremst er sozusagen den elektrischen Strom gezielt aus. Ein Widerstand kann also quasi als Strombegrenzer angesehen werden. So begrenzen beispielsweise richtig ausgewählte Vorwiderstände für Leuchtdioden den Stromfluss durch die Leuchtdiode so aus, dass diese nicht durch einen zu hohen Stromfluss beschädigt wird. Widerstände können allerdings auch eingesetzt werden, um innerhalb eines Stromkreises bestimmte Spannungen entnehmen zu können. Solche Schaltungen, die meistens aus mehreren Widerständen bestehen, werden auch als Spannungsteiler bezeichnet. Der Widerstandswert elektrischer Widerstände wird in Ohm angegeben. Die meisten Widerstände haben Farbringe, mit deren Hilfe sich Widerstandswert und Toleranz ermitteln lassen. Bei Widerständen mit insgesamt vier Farbringen dienen die ersten drei Farbringe zum Feststellen des Widerstandswertes, die Farbe des viertes Ringes gibt den Toleranzwert an. Die folgende Tabelle zeigt die Farbcodierung:

Bei Widerständen mit fünf Farbringen dienen die ersten drei Farbringe zum Ermitteln des Wertes, der vierte Ring gibt die Anzahl der Nullen an. Manche Widerstandstypen (z. B. Metallschicht-Widerstände besitzen einen weiteren Farbring, der den Temperaturkoeffizient angibt.

Der Kondensator

Kondensatoren
Kondensatoren

Der Kondensator kann elektrische Energie speichern. In seiner einfachsten Form besteht der aus zwei Elektroden, die durch einen Isolator elektrisch voneinander getrennt sind. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung werden diese Platten aufgeladen und speichern die Energie auch beim Entnehmen der Spannungszufuhr. Jeder Kondensator besitzt eine bestimmte mögliche Ladungsmenge an elektrischer Energie. Diese wird auch als Kapazität bezeichnet. Die Kapazität wird in Farad angegeben.

Der Elektrolytkondensator (auch Elko)

Elektrolytkondensatoren, Elkos
Elkos in unterschiedlichen Ausführungen

Ein Elko ist ebenfalls ein Kondensator zur Speicherung elektrischer Energie. Allerdings besitzen Elektrolytkondensatoren wesentlich höhere Kapazitätswerte als andere Kondensatoren. Namensgeber dieser Bauteile ist eine Flüssigkeit im Inneren des Bauteils, der sogenannte Elektrolyt. Die Kapazität von Elektrolytkondensatoren wird ebenfalls in Farad angegeben. Bei den meisten Elektrolytkondensatoren muss die Polarität der Bauteile beachtet werden. Ein Vertauschen der Anschlüsse ist nicht ratsam und kann im schlimmsten Fall zur Explosion des Bauteils führen. Auf den Elektrolytkondensatoren sind auch Spannungswerte angegeben, die keinesfalls überschritten werden sollten.

Die Diode

Dioden
Verschiedene Dioden

Eine Diode lässt den elektrischen Strom nur in einer Richtung fließen. Man kann sich dieses Bauteil als eine Art Ventil vorstellen. Ein Gleichstrom wird in einer Richtung gesperrt, während er in der anderen Richtung fließen kann. Dioden werden beispielsweise dafür verwendet, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, da sie jeweils nur eine Halbwelle der Wechselspannung passieren lassen. Dioden gibt es für zahlreiche unterschiedliche Spannungswerte und maximale Stromstärken.

Die Zenerdiode bzw. Z-Diode

Z-Diode mit angegebenem Spannungswert
Z-Diode mit angegebenem Spannungswert

Die Z-Diode oder auch Zenerdiode sieht genauso aus wie eine herkömmliche Diode. Sie wird eingesetzt für die Spannungsstabilisierung, also in solchen Schaltungen, mit deren Hilfe eine möglichst stabile Ausgangsspannung bereitgestellt werden soll. Vor allem wird sie eingesetzt im Schaltungen oder Schaltungsteilen mit einer relativ geringen und konstanten Stromaufnahme. Die Z-Diode wird meistens in solchen Schaltungen äußerst gering belastet. Sollen stabilisierte Spannungen mit höheren Stromstärken bereitgestellt werden, so werden in der Regel hierfür integrierte Spannungsregler eingesetzt. Netzteile beispielsweise, welche höhere Stromstärken zur Verfügung stellen sollen, arbeiten häufig mit solchen Spannungsreglern. Die Zenerdiode lässt sich relativ einfach einsetzen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Diode wird sie aber in Sperrrichtung betrieben. Z-Dioden lassen sich mit einer recht einfachen Schaltung überprüfen.

Der Transistor

Verschiedene Transistoren
Kleinsignal- und Leistungstransistoren

Der Transistor ist eine Art elektronischer Schalter. Über einen sogenannten Steueranschluss, die Basis, kann der Stromfluss (der Arbeitsstrom) über die anderen beiden Anschlüsse, Kollektor und Emitter, gesteuert werden. Der Vorteil des Transistors besteht darin, dass der Steuerstrom über die Basis des Bauteils wesentlich geringer ist als der Arbeitsstrom. Transistoren werden als NPN- und PNP-Transistoren (auch als bipolare Transistoren bezeichnet) hergestellt. Der Unterschied besteht darin, dass NPN-Transistoren mit einem positiven, PNP-Transistoren mit einem negativen Steuerstrom angesteuert werden. Transistoren können als elektronische Schalter, Regler oder als verstärkende Bauteile eingesetzt werden. Genau wie Dioden, besitzen auch Transistoren maximale Spannungen und Stromwerte, mit denen sie betrieben werden dürfen. Es wird hier unterschieden zwischen sogenannten Kleinsignaltransistoren und Leistungstransistoren.

Der Thyristor

Auch der Thyristor ist ein elektronischer Schalter. Er besitzt zwei Anschlüsse, über welche der Arbeitsstrom fließt und einen Steueranschluss. Der Arbeitsstrom fließt wie bei einer Diode über die Anschlüsse Anode und Kathode. Der Steueranschluss heißt beim Thyristor Gate. Allerdings gibt es einen wesentlichen Unterschied im Vergleich zum Transistor. Legt man an den Steueranschluss eine elektrische Spannung an, führt dies dazu, dass der Thyristor durchschaltet bzw. zündet. Soweit gleicht seine Funktion noch der des Transistors. Nimmt man beim Transistor jedoch den Steuerstrom wieder weg, sperrt er auch wieder. Der Thyristor jedoch schaltet auch ohne anliegende Steuerspannung solange weiterhin durch, bis der Arbeitsstrom wegfällt. Dies kann prinzipiell auf zwei Arten geschehen. Entweder wird der Stromkreis unterbrochen oder die Arbeitsstrecke des Thyristors kurzgeschlossen bzw. überbrückt. Man unterscheidet übrigens zwischen N-Gate- und P-Gate-Thyristoren. Ersterer arbeitet mit einem negativen Steuerstrom, Letzterer mit einem positiven Strom am Gate-Anschluss. Hier erkennt man wieder eine Ähnlichkeit zum Transistor, der ebenfalls mit negativen (PNP) oder positiven Arbeitsströmen (NPN) arbeitet. Äußerlich sieht ein Thyristor genauso aus wie ein Transistor. Oft werden daher diese Bauteile miteinander verwechselt.

Diac

Schaltbild Diac

Diac ist die Abkürzung für "Diode alternating Current", was auf deutsch soviel heißt wie Diode für Wechselstrom. Tatsächlich spielt beim Diac die Polarität keine Rolle, weshalb das Bauteil auch problemlos für den Einsatz in Wechselstromschaltungen eingesetzt werden kann. Das Schaltbild ähnelt dem zweier entgegensetzt geschalteter Dioden. Ein Diac besitzt eine soganannte Durchbruchspannung. Bei dieser schaltet das Bauteil in den niederohmigen Zustand, wird also elektrisch leitend, und zwar in beide Richtungen. Bei einer gewisssen Spannung, der sogenannten Haltespannung, schaltet das Bauteil wieder in den hochohmigen Zustand zurück. Diacs werden häufig auch als bidirektionale Schalter bezeichnet.

Triac

Schaltbild Triac

Der Triac ist ähnlich aufgebaut wie ein Diac, besitzt aber einen zusätzlichen Anschluss, das Gate. Triac steht für den englischen Begriff "Triode for alternating Current", auf deutsch soviel wie Triode für Wechselstrom. Das Bauteil ähnelt auch einem Thyristor mit dem Unterschied, dass der Triac beim Durchschalten (auch als Zünden bezeichnet) in beide Richtungen leitend (niederohmig) wird. Das Durchschalten erfolgt nach einem Stromimpuls am Steueranschluss Gate. Der Triac bleibt bis zum Absinken der Betriebsspannung unter die sogenannte Haltespannung niederohmig, also leitend. Die anderen beiden Anschlüsse werden übrigens als A1 und A2 bezeichnet.

Die Leuchtdiode (LED)

Leuchtdioden bzw. LEDs in verschiedenen Farben
Bunte Leuchtdioden

Eine Leuchtdiode funktioniert im Prinzip wie eine herkömmliche Diode, allerdings mit dem Unterschied, dass die Leuchtdiode dann sichtbares oder unsichtbares Licht abgibt, wenn sie von einem elektrischen Strom durchflossen wird. Leuchtdioden gibt es mittlerweile in vielen unterschiedlichen Farben und Lichtstärken. Sie erschließen sich daher immer größer werdende Anwendungsgebiete in der Beleuchtungstechnik. Selbstverständlich dürfen auch Leuchtdioden nur mit maximal zulässigen Spannungen und Strömen betrieben werden, damit die Bauteile nicht zerstört werden. Daher sollten Leuchtdioden immer mit einem entsprechenden Vorwiderstand betrieben werden. Mehr zur Geschichte der LED finden Sie übrigens hier.

Die integrierte Schaltung (IC)

Integrierte Schaltungen, ICs
Integrierte Schaltungen

Eine integrierte Schaltung, kurz IC, beinhaltet mehrere elektronische Bauteile in einem Gehäuse. Die integrierte Schaltung ist im Wesentlichen für die immer größer werdende Miniaturisierung elektronischer Schaltungen und Geräte verantwortlich. Computer beispielsweise, wie wir sie heute kennen, wären ohne den Einsatz dieser kleinen Tausendfüßler nicht denkbar. Integrierte Schaltungen werden heute in fast allen elektronischen Geräten eingesetzt. Die Anzahl unterschiedlicher ICs auf dem Markt ist unüberschaubar geworden. Für fast alle Einsatzzwecke gibt es inzwischen integrierte Schaltungen.

Schaltzeichen der wichtigsten Bauelemente

Schaltzeichen verschiedener elektronischer Bauelemente
Schaltzeichen der wichtigsten Bauteile.
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Fotos und Texte: Gerd Weichhaus

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