FAQ, häufig gestellte Fragen zur Leiterplattenbestückung

Was ist ein Widerstand?

Ein Widerstand ist eines der einfachsten passiven elektrische Bauelement. In elektronischen Schaltungen wird der Widerstand beispielsweise dafür verwendet, den Strom zu begrenzen, die Spannung zu teilen, Arbeitspunkte einzustellen oder auch definierte Impedanzen zu erzeugen.

Wiederstände gibt es in vielen unterschiedlichen Bauformen und Materialien. 

Metallschicht-Widerstände sind aufgrund ihrer guten Eigenschaften der am häufigsten verwendete Widerstandstyp in der Industrie. Es ergeben sich hohe Produktionsmengen, die sich positiv auf den Preis auswirken.

Was ist ein Kondensator?

Kondensatoren sind ebenfalls Vertreter der passiven Bauelemente. Im Prinzip bestehen Kondensatoren aus zwei elektrisch leitenden Platten, den Elektroden, die durch eine elektrisch isolierende Schicht, dem Dielektrikum, voneinander getrennt sind. Die elektrische Kapazität eines Kondensators wird in Farad angegeben und ist im Wesentlichen abhängig von der Fläche der Elektroden, ihrem Abstand zueinander und dem Material des Dielektrikums.

In elektrischen Schaltungen gibt es eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten für Kondensatoren. Sie finden beispielsweise Verwendung als Energiespeicher, Speicherelement in Sample-and-Hold-Schaltungen, Endstörelement für elektromagnetische Störsignale oder als Frequenzbestimmende Komponente in Filtern und Schwingkreisen.

Kondensatoren werden in einer Vielzahl von Bauformen und Materialien gefertigt. Zu den meistverwendeten Kondensatoren gehören Keramik-Kondensatoren, Elektrolyt-Kondensatoren, Folien-Kondensatoren und Tantal-Kondensatoren.

Was ist ein Elektrolytkondensator?

Elektrolytkondensatoren gehören zu den gepolten Kondensatoren. Die Anodenelektrode besteht dabei aus einem Metall, auf der durch anodische Oxydation eine Oxidschicht erzeugt wird. Diese Oxidschicht bildet das Dielektrikum. Die Kathode wird durch ein Elektrolyt gebildet, welches die Anodenstruktur umspült. 

Durch den inneren Aufbau haben Elektrolytkondensatoren eine relativ hohe Kapazität bezogen auf ihr Bauvolumen. Daher eignen sie sich besonders als große Energiespeicher. Im Schaltplan wird die Anoden eines Elektrolytkondensators mit eine ‚+‘ gekennzeichnet. Auf dem Kondensator wird zumeist die Kathode markiert.

Elektrolytkondensatoren dürfen nur mit Gleichspannung betrieben werden. Eine Überlagerung durch eine Wechselspannung ist zwar möglich, darf aber nicht zur Umpolung des Kondensators führen, da andernfalls das Dielektrikum beschädigt oder zerstört werden kann. Hierbei ist die Gefahr eines Brandes bzw. einer Explosion gegeben.

Was ist eine Diode?

Dioden gehören zu den Halbleiterbauelementen. Sie bestehen aus einem pn-Übergang, also einem Übergang zwischen einer p-dotierten und einer n-dotierte Halbleiterschicht, oder einem Metall-n-Übergang. Dioden lassen sich in 3 Bereichen betreiben: Durchlass-, Sperr- und Durchbruchbereich.

Eine Funktion von Dioden ist die Gleichrichtung von Wechselspannungen. Hierbei werden die Dioden abwechselnd im Durchlass- und Sperrbereich betrieben. Der Stromfluss durch die Diode ist dabei nur in eine Richtung möglich. Diese Dioden werden auch als Gleichrichterdioden bezeichnet.

Eine andere Klasse bilden die Zener-Dioden. Diese Dioden werden im Sperr- bzw. im Durchbruchbereich betrieben und werden für die Spannungsstabilisierung oder als Referenz-Spannungsquelle verwendet.

Weiterhin gibt es eine Vielzahl jeweils spezialisierte Dioden-Typen wie Suppressor-, TVS-, Shottkey- oder Kapazitäts-Dioden. Diese kommen in Anwendungen für Schaltregler, Überspannungsschutz oder Hochfrequenz-Schwingkreisen zum Einsatz.

Was ist eine Spule?

Spulen sind ebenfalls Vertreter der passiven Bauelemente. Neben den Kondensatoren bilden sie die zweite große Gruppe der Energie-Speicher. Eine Spule besteht in der einfachsten Form aus einem aufgewickelten Draht. Fließt nun ein Strom durch den Draht, wird in der Spule ein Magnetfeld erzeugt. Die wichtigste Eigenschaft der Spule wird Induktivität genannt und in der Einheit Henry angegeben. Die Induktivität einer Spule hängt im Wesentlichen von der Anzahl der Wicklungen und dem Material des Körpers ab, auf den der Draht gewickelt wird.

Auch für Spulen gibt es vielfältige Anwendungsbereiche. In der Signalverarbeitung werden sie als Filterelemente oder in Schwingkreisen verwendet. In Relais werden sie als Elektromagneten benutz, um einen Schaltvorgang auszuführen. In Motoren lassen sich mit Spulen das rotierende Magnetfeld erzeugen, welches dem Motor die Drehbewegung einprägt.

Was sind LEDs?

LED sind eine besondere Form von Dioden. LED steht für „light emitting diode“. Wird eine LED in Durchlassrichtung betrieben, so werden an der Sperrschicht Photonen emittiert. Je nach Dotierung der Halbleitermaterialien wird also Licht in bestimmten Wellenlänge abgestrahlt. Es lasse sich LED erzeugen, die im infraroten-, im sichtbaren oder im ultravioletten Wellenlängenbereich leuchten.

LEDs haben vielfältige Anwendungsbereiche. In vielen Fällen werden LEDs als optische Signalgeber verwendet. Dies reicht von einfachen Status-Anzeigen an Geräten bis hin zu LED-Leinwänden, die als Bildschirme verwendet werden. Fast in allen Flachbildschirmen werden LED-Matrizen als Display-Panels verwendet.

LEDs finden aber auch in der Beleuchtungstechnik Anwendung. Auch hier gibt es ein großes Feld von der Schreibtisch-Lampe über den Auto-Scheinwerfer bis hin zur großflächigen Straßen- oder Fabrik-Beleuchtung.

In der optischen Nachrichtenübertragung werden LEDs aber auch als Optokoppler oder Sendedioden verwendet. Hierbei soll eine Informationsübertragung zwischen zwei Systemen stattfinden, obwohl diese keine elektrische Verbindung haben.

Was ist ein LED Treiber?

LED Treiber gehören zu der Klasse der integrierten Schaltungen (engl. Integrated circuit – IC). Als LED Treiber lassen sich alle Bauelemente bezeichnen, die genügend Strom zur Verfügung stellen können, um eine oder mehrere LEDs zum Leuchten zu bringen.

Was ist ein Potentiometer?

Potentiometer sind variable Widerstände. Ihr innerer Aufbau ist relativ simpel. Zwischen den beiden äußeren Kontakten befindet sich eine leitende Widerstandsbahn. Diese besteht meistens aus einer Kohleschicht oder einem leitenden Kunststoff. Der mittlere Kontakt ist mit einem Schleifer verbunden, der über die Drehachse über die leitende Bahn geführt wird und so die Spannung abgreifen kann. Der Widerstandsverlauf über die Bahn kann dabei linear oder auch logarithmisch sein.

Potentiometer finden überall dort Anwendung, wo die Funktionsweise einer elektrischen Schaltung manuell variiert bzw. parametrier werden soll. Mit Trim-Potentiometern lassen sich aber auch Filter oder Schwingkreise abstimmen oder die Arbeitspunkte von Schaltungen einstellen.

Was ist ein Timerbaustein NE555?

Der NE555 ist ein „Klassiker“ in der Elektronik. Es handelt sich um einen sogenannten Timerbaustein, der bereits in den 1970er Jahren entwickelt wurde. Die drei Grundschaltungen mit den NE555 sind die Monostabile Kippstufe, die Bistabile Kippstufe und die Astabile Kippstufe.

Aus diesen Grundschaltungen ergeben sich eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten für den NE555. Hierzu gehören Timer, Frequenzteiler, Kapazitätsmessungen, Schalterentprellung, Oszillatoren, Impulsgeneratoren und viele mehr.

Viele dieser Schaltungen lassen sich mit einem minimalen Aufwand an externer Beschaltung erzeugen.

Was ist ein Schaltregler?

Als Schaltregler werden bestimmte elektronische Schaltungen bezeichnet, die für die Stromversorgung verwendet werden. Das wesentliche Arbeitsprinzip besteht darin, über einen periodisch betätigten elektronischen Schalter einen Energie-Speicher zu laden.

Die beiden wichtigsten Vertreter sind die Abwärts- und die Aufwärtsregler. Entsprechend der Namensgebung erzeugen Abwärtsregler eine niedrigere Spannung aus einer höheren. Beim Aufwärtswandler verhält es sich umgekehrt. Es gibt auch Mischformen, die beide Betriebsarten unterstützen.

Schaltregler haben gegenüber linearen Spannungsreglern den Vorteil, dass sie einen deutlich höheren Wirkungsgrad aufweisen und zumeist viel kompakter und günstiger gebaut werden können. Daher werden sie in fast allen elektrischen Geräten als Netzteile verwendet.