Bauelemente Und Schaltungen 2 an der Fachhochschule Südwestfalen | Karteikarten & Zusammenfassungen

Bauelemente und Schaltungen 2 an der Fachhochschule Südwestfalen

Karteikarten und Zusammenfassungen für Bauelemente und Schaltungen 2 an der Fachhochschule Südwestfalen

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8. Beschreiben Sie die Funktion einer LED und nennen Sie Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten!

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10. In welchem Bereich der Kennlinie liegt der typischer Arbeitspunkt der Kapazitätsdiode und in welchen Schaltungen wird sie verwendet?


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7. PN- Übergang: In der Diode stößt ein p- und ein n- dotierter Bereich aufeinander (es
fließt kein äußerer Strom). Beschreiben Sie das Verhalten der Ladungsträger im
Grenzgebiet und erläutern Sie die Entstehung der Diffusionsspannung.
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13. Beschreiben Sie Funktion und nennen Sie Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten

von LEDs!


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10. Welche "Abstimmung" zwischen Photovoltaikanlage und Wechselrichter ist erforderlich, damit die max. Leistung entnommen werden kann? Welche Größen müssen gleich sein?

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2. In welcher Größenordnung liegt die Diffusionsspannung einer Ge- und einer Si- Diode?

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19. Für welche Anwendungen sind Spitzendioden besonders geeignet?


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11. Wie entsteht die Sperrschichtkapazität und welchen Einfluss hat die Sperrspannung auf die Sperrschichtkapazität?


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56. Darlingtontransistoren sind für hohe Spannungen und Ströme geeignet, Bipolartransistoren dagegen nicht. Welche gegensätzlichen Forderungen können beim Bipolartransistor nicht gleichzeitig realisiert werden?


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66. Nennen Sie die Effekte, die zur unerwünschten Zündung eines Thyristors führen können!

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67. Welche Auswirkung hat ein schneller Stromanstieg an einem Thyristor? Bitte begründen Sie Ihre Aussage ausführlich!

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16. Welche "Abstimmung" zwischen Photovoltaikanlage und Wechselrichter ist

erforderlich, damit die max. Leistung entnommen werden kann?


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Bauelemente und Schaltungen 2

8. Beschreiben Sie die Funktion einer LED und nennen Sie Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten!

Die LED (Light Emitting Diode) ist eine Diode die bei einem Betrieb in Durchlassrichtung neben Wärmeenergie auch sichtbares Licht emittiert. Diese Lichtenergie wird erzeugt, indem die Majoritätsträger aus dem jeweiligen Gebiet, als Minoritätsträger in das jeweilig entgegengesetzte Gebiet wandern und dort rekombinieren (Elektronen mit Löchern im p-Gebiet und Löcher mit Elektronen im n-Gebiet). Dafür muss der Halbleiter aus einem Material (z.B. GaP(Galliumphosphid), ZnSe (Zinkselenid) oder SiC (Siliciumcarbid))  bestehen, der bei der Rekombination der Ladungsträger einen Bandabstand zwischen 1,7 und 3,4 eV besitzt. Aufgrund des höheren Bandabstands besteht auch eine höhere Schleusenspannung.

Eigenschaften:

- kein Einschaltstromstoß

- niedrige Betriebsspannung

- praktisch trägheitslos (Anstiegs- / Abfallzeit im ns-Bereich)

- modulierbar

- hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit

Anwendungen:

- Anzeigeelement, Optokoppler, Leuchtmittel

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10. In welchem Bereich der Kennlinie liegt der typischer Arbeitspunkt der Kapazitätsdiode und in welchen Schaltungen wird sie verwendet?


- Arbeitspunkt: im Sperrgebiet zwischen Nullpunkt und der Durchbruchspannung 

- Anwendung: 

       o elektronische Abstimmung von Schwingkreisen (Resonanzkreise)

       o AFC- Schaltungen (Automatic Frequency Control)
       o Modulations- und Demodulationsschaltungen

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7. PN- Übergang: In der Diode stößt ein p- und ein n- dotierter Bereich aufeinander (es
fließt kein äußerer Strom). Beschreiben Sie das Verhalten der Ladungsträger im
Grenzgebiet und erläutern Sie die Entstehung der Diffusionsspannung.

- Der Diffusionsstrom fließt ohne elektrisches Feld, d. h. ohne Spannung,
- Ladungsträger werden nur durch Wärmebewegung angetrieben,
- dies führt zum Ausgleich von Konzentrationsgefällen,
- häufig ist mit dem Diffusionsstrom eine Aufladung bestimmter Bereiche verbunden
- als Folge davon entstehen ein elektrisches Feld und Diffusionsspannung.

Bauelemente und Schaltungen 2


13. Beschreiben Sie Funktion und nennen Sie Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten

von LEDs!



- Funktion:

o Elektrische Energie wird in Lichtenergie umgewandelt.

o In Flussrichtung gelangen beim PN-Übergang Majoritätsträger als Minoritätsträger in das jeweilig entgegengesetzte Gebiet (Elektronen ins p-Gebiet und Löcher ins n-Gebiet)

o in den Bahngebieten rekombinieren die Minoritätsträger mit den Majoritätsträger 

o die Rekombinationsenergie (1,7-3,4 eV) wird als Wärme, sichtbares oder UV – Licht freigesetzt


- Eigenschaften:
o kein Einschaltstromstoß
o niedrige Betriebsspannung
o praktisch trägheitslos (Anstiegs- / Abfallzeiten im ns- Bereich) 

o modulierbar
o hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit


- Einsatzmöglichkeiten:
o Anzeigeelement, Optokoppler, Leuchtmittel

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10. Welche "Abstimmung" zwischen Photovoltaikanlage und Wechselrichter ist erforderlich, damit die max. Leistung entnommen werden kann? Welche Größen müssen gleich sein?

Um die maximale Leistung entnehmen zu können muss die Leistungsanpassung erfolgen. Für die Leistungsanpassung muss Ra=Ri gegeben sein. Das heißt, dass der Innenwiderstand der Photovoltaikanlage und der Lastwiderstand des Wechselrichters müssen gleich sein.

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2. In welcher Größenordnung liegt die Diffusionsspannung einer Ge- und einer Si- Diode?
Germanium: 0,15V..0,35V
Silizium: 0,45...0,8V

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19. Für welche Anwendungen sind Spitzendioden besonders geeignet?



- Hochfrequenz- und schnelle Schalteranwendungen:
o Modulator- Demodulator Schaltungen bis 1GHz 

o Spezielle Si-Mikrowellendioden bis 40GHz


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11. Wie entsteht die Sperrschichtkapazität und welchen Einfluss hat die Sperrspannung auf die Sperrschichtkapazität?



  • -  bei einem in Sperrrichtung gepolten PN-Übergang fließt nur ein kleiner Sättigungsstrom und es existiert eine Raumladung,

  • -  die in Sperrrichtung gepolte Diode verhält sich wie ein verlustbehafteter Kondensator,

  • -  mit zunehmender Sperrspannung Ur verbreitet sich die Sperrschicht und somit nimmt die Sperrschichtkapazität CS ab,

  • -  die Sperrschichtkapazität CS hat ihren größten Wert bei Ur = 0V

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56. Darlingtontransistoren sind für hohe Spannungen und Ströme geeignet, Bipolartransistoren dagegen nicht. Welche gegensätzlichen Forderungen können beim Bipolartransistor nicht gleichzeitig realisiert werden?



- Eine hohe Sperrspannung UND eine hohe Stromverstärkung lassen sich beim einfachen BPT nicht gleichzeitig realisieren.


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66. Nennen Sie die Effekte, die zur unerwünschten Zündung eines Thyristors führen können!


- Erhöhte Anodenspannung (Überkopfzündung):
o Durchbruchspannung des sperrenden pn- Übergangs (J2) wird überschritten und der steigende Sperrstrom leitet des Zündvorgang ein
o Da jedoch diese „Überkopfzündung“ den Thyristor gefährdet, wird dies im periodischen Betrieb vermieden und nur in Sonderfällen zugelassen.
o solange die Kippspannung UBO (breakover voltage) {s.o.: Nullkippspannung U(B0)null} nicht

überschritten wird, bleibt der Thyristor gesperrt 


- Schneller Spannungsanstieg (Rate – Effekt):

o ein steiler Spannungsanstieg verursacht Ladeströme in die Sperrschichtkapazität des pn – Übergangs (J2), die zur Zündung führen können

o Typische Werte: 0,1 ... 2 kV/μs


- Energiezufuhr (Wärme, Licht, Strahlung)

o Erhöhte Ladungsträgergeneration in der Sperrschicht (J2) erhöht den Sperrstrom, der den Zündvorgang einleiten kann


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67. Welche Auswirkung hat ein schneller Stromanstieg an einem Thyristor? Bitte begründen Sie Ihre Aussage ausführlich!

- Er führt zur Zerstörung des Thyristors, da durch die zu hohe Stromdichte die zulässige thermische Belastung überschritten wird (Kritische Stromsteilheit)
o Beim Einschalten des Thyristors fließt der Gatestrom vorwiegend zum Rand J3 des n+ Emitters
o Auf dem Weg zur Mitte verursacht der Bahnwiderstand einen Spannungsfall und der Steuerstrom wird immer geringer
o Nach dem Zünden durch einen Zündimpuls hat sich nur in einem schmalen Randbereich eine Stromdichte eingestellt, die größer als die Einraststromdichte ist
o Die Strombelastbarkeit des Thyristors ist in diesem Moment deutlich geringer als der Nennwert.


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16. Welche "Abstimmung" zwischen Photovoltaikanlage und Wechselrichter ist

erforderlich, damit die max. Leistung entnommen werden kann?



- Maximale Leistungsentnahme bei Leistungsanpassung (Ri = Ra)

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