Bauelemente at Hochschule Bochum

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Drahtwiderstand (wire wound resistor)

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Massewiderstand (composit resistor)

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Metallfolienwiderstand

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Dickschicht/Metallglasur (thick film)

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Folienkondensator

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Betriebsgrenzen Kondensator

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Metall- oder Kohlenschichtwiderstand (thin film)

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Betriebsgrenzen elektrischer Bauelemente

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Elektrolytkondensator (ELKO)

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Keramikkondensator

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Was versteht man unter Selbstheilung?

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Ursachen von Alterung von elektroischen Bauelementen

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Bauelemente

Drahtwiderstand (wire wound resistor)

-Widerstand auf Keramik- oder Fiberglaskörper gewickelt

-Hohe Thermische Belastbarkeit (450°C)

-Geringe Temperaturabhänigkeit

-Geringe Toleranz möglich

-Große parasitäre Induktivität

Bauelemente

Massewiderstand (composit resistor)

-Gesamte Volumen bildet dsen Widerstand

-Widerstandsmaterial meist Kohle

-Geringe parasitäre Induktivität und Kapazität

-Gute Überlastbarkeit

-Nicht "trimmbar" => hohe Toleranzen (10-20%)

-Großer Temperaturkoeffizient

-Schlechte Langzeitstabilität

Bauelemente

Metallfolienwiderstand

-Widerstandsfolie wird isoliert und auf Kühlkörper befestigt

-Für niederohmige Widerstäne

-Geringe Induktivität

-Hohe Belastbarkeit insbesondere auch Impulsbelastbarkeit (thermisches Buget)

Bauelemente

Dickschicht/Metallglasur (thick film)

-Metalloxyd-Pulver Masse auf Kerramikträger drucken und einbrennen (Schichtdicke ~0,1mm)

-Widerstand einstellen: mehrere Schichten übereinander

-Großer Temperaturkoeffizient

-Trimmbar

-Toleranz: ~1%-5%

Bauelemente

Folienkondensator

-Zwischen 1kHz und 1MHz näherungsweise ESR~1/f =>Frequenzabhänigkeit

-steigende Temperatur => Verlustfaktor steigt => ESR steigt

-Frequenz steigt => Kapazität sinkt

-Dialektrikum = 3

Bauelemente

Betriebsgrenzen Kondensator

-min und max zulässige Temperatur

-max Spannung

-max Wechselspannung (Teilentladung bei Lufteinschlüssen)

-Zulässiger Strom (Begrenzt durch Verlustleistung)

-Zulässiger Impulsstrom

Bauelemente

Metall- oder Kohlenschichtwiderstand (thin film)

-Widerstandsschicht auf Träger gedampft (dicke ~0,1μm)

-Einstellen durch ätzen oder Laserbehandlung

-geringe Toleranzen möglich, durch (trimming) (0,1%-2%)

Bauelemente

Betriebsgrenzen elektrischer Bauelemente

-Spannung: Isolationsfestigkeit

-Temperatur:Durch den Widerstand ist Verlustwärme mit Strom verbunden

      -Ohne Abführ nimmt das Bauteil Schaden

      -Verlustwärme wird über Thermischen Widerstand an die Umwelt abgegeben

-mechanische Grenzen: Druck, Durchbiegung

-chemische Belastung: Feuchtigkeit, andere Substanzen

-max. Bauelementtemperatur: Leitermaterial, Isolatoren, intrinsische Ladungsträgerdichte

Bauelemente

Elektrolytkondensator (ELKO)

-Temperatur steigt => Kapazität steigt =>ESR sinkt

-Frequenz steigt => Kapazität sinkt =>ESR sinkt

-Bei hohen Frequenzen werden tiefliegende Kapazitäten ausgeschaltet, durch erhöhten Widerstand (TP-Verhalten)

-Alterung durch chemischen Prozess zwischen den Materialien

-Alterung sehr Temperaturabhänig (10°C=> halbe Lebensdauer)

-Dialektrikum = 7-10

Bauelemente

Keramikkondensator

-Spannung steigt => Kapazität sinkt

-Frequenz steigt => Kapazität sinkt

-Dialektrikumszahl ist Temperaturabhänig (Keramikabhänik) => kann geziehlt zur Kompensation anderer Bauteile eingesetzt werden 

-Wechselspannung => Geräusche

-Verformung erzeugt Spannung

-Dialektrikum: Klasse 1: 15-100 (Paraelektrisches D. , hohe Stabilität el. Eigenschaften)  ,  Klasse 2: 2000- >10000 (Ferroelektrisches D. ,hohe Volumenkapazität)

Bauelemente

Was versteht man unter Selbstheilung?

  • Folienkondensator: "Durchschlag" an"schwächster Stelle". Durch den Kurzschlussstrom verdampft die Metalisierung an der Durchschlagsstelle, es bleibt keine leitende Verbindung zurück. Danach wieder Einsatzbereit.
  • Elektrolytkondensator:Im Betrieb findet ein weiterer Aufbau der Oxytschicht statt, sofern das Dialektrikum der dafür notwendigen Sauerstoff liefern kann. Wegen des sehr geringen Stroms unterhalb der Formirungsspannung findet nur an Fehlstellen ein substanzielles Schichtwachstum statt => "Selbstheilung".

Bauelemente

Ursachen von Alterung von elektroischen Bauelementen

-In Folge wechselnder mechanischer Spannungen:

           -Durch Temperaturwechsel

           -Durch mechanische Einwirkung: Bedienung, Vibration, Schock

-Durch chemmische Einwirkungen: Insebsondere Wasser/ Luftfeuchtigkeit

-Durch Spannungseinwirkung: Leckströme durch Isolatoren,  Elektromigration von Materialien

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