Elektronik Skript

Skript zum 

Elektronikseminar von 

Herrn Prof. Mackeprang 

Erste überarbeitete Version 

Stand: August 2007 

Lieber Leser, 

dieses Skript besteht hauptsächlich aus Mitschrieben von Steffi Bestler und Stephan 

Nonnenmacher. Da es sich hier um ein Skript handelt, beseht weder ein Anspruch 

auf Vollständigkeit noch auf die Richtigkeit der Inhalte. Das Skript ersetzt daher nicht 

den Besuch der Vorlesung. Es ist als Hilfestellung zum Lernen gedacht. 

Stefanie Bestler 1 

Stephan Nonnenmacher

Elektronik Prof Mackeprang 

INHALTSVERZEICHNIS 

1 Grundlagen .......................................................................................................... 4 

1.1 Strom ............................................................................................................ 4 

1.2 Spannung ..................................................................................................... 4 

1.3 Wie messe ich Strom und Spannung? ......................................................... 4 

1.4 Freie Elektronen ........................................................................................... 5 

1.5 Widerstand ................................................................................................... 5 

1.6 Ohmsche Gesetz .......................................................................................... 5 

1.7 Parallelschaltung .......................................................................................... 6 

1.8 Reihenschaltung ........................................................................................... 6 

1.9 Die Leistung ................................................................................................. 7 

1.10 Schaltzeichen ............................................................................................... 7 

2 Widerstände ........................................................................................................ 8 

2.1 Festwiderstände ........................................................................................... 8 

2.2 Veränderbare Widerstände .......................................................................... 8 

2.3 Veränderliche Widerstände .......................................................................... 9 

2.3.2 PTC-Widerstand (Kaltleiter) .................................................................. 9 

2.4 LDR, Fotowiderstand .................................................................................. 10 

3 Halbleiter ........................................................................................................... 10 

3.1 Aufbau ........................................................................................................ 10 

3.2 Eigenleitung................................................................................................ 11 

3.3 Paarbildung ................................................................................................ 12 

3.4 Rekombination ........................................................................................... 13 

3.5 Dotieren ...................................................................................................... 13 

3.5.1 N-Leiter ............................................................................................... 14 

3.5.2 P-Leiter................................................................................................ 14 

3.6 Zwei leitfähige Stoffe (Kristalle) .................................................................. 15 

3.6.1 Die Sperrschicht entsteht .................................................................... 15 

3.7 Die Sperrschicht wird durch das Anlegen einer Spannung breiter ............. 16 

3.8 Die Sperrschicht wird durch das Anlegen einer Spannung aufgehoben ..... 16 

4 Dioden ............................................................................................................... 17 

4.1 Leuchtdiode ................................................................................................ 19 

4.1.1 Berechnung des Vorwiderstandes ...................................................... 19 

4.2 Freilaufdiode............................................................................................... 20 

5 Diode als Gleichrichter ...................................................................................... 20 

5.1 Einweggleichrichter (E1): ........................................................................... 21 

5.2 Zweiweggleichrichter (E2): ......................................................................... 21 

5.3 Brückengleichrichter (B1): .......................................................................... 23 

5.4 Glätten einer pulsierenden Gleichspannung .............................................. 23 

6 Transistoren ...................................................................................................... 24 

6.1 Stromverstärkungsfaktor B ......................................................................... 26 

6.2 Bestimmung des Vorwiderstandes ............................................................. 26 




7 Darlington-Schaltung ......................................................................................... 27 

7.1 Funktionsweise der Schaltung:................................................................... 27 

8 Lichtschrankenschaltung ................................................................................... 28 

8.1 Hellschaltung .............................................................................................. 28 

8.2 Dunkelschaltung ......................................................................................... 28 

9 Alarmanlage ...................................................................................................... 29 

10 Kondensator .................................................................................................. 29 

10.1 Treppenlichtautomat ................................................................................... 30 

10.2 Verzögertes Einschalten ............................................................................ 31 

10.3 Selbsthalteschaltung .................................................................................. 31 

11 Die Flip-Flop-Schaltung ................................................................................. 32 

11.1 Hinführung .................................................................................................. 32 

11.2 Die Flip Flop Schaltung in 5 Schritten ........................................................ 33 

11.3 Die Flip Flop Schaltung .............................................................................. 35 

11.4 Flip Flop ..................................................................................................... 36 

12 Die Platinenbearbeitung ................................................................................. 37 

12.1 Aufbau einer Platine ................................................................................... 37 

12.2 Surface-mounted-Devices .......................................................................... 37 

12.3 Additive Verfahren ...................................................................................... 37 

12.4 Subtraktive Verfahren ................................................................................. 37 

12.4.1 Ätzen mit Abdecklack/Isolierschicht .................................................... 38 

12.4.2 Ätzen ................................................................................................... 39 

Buchtipp: Glagla Josef, Lindner Gerd, Wege in die Elektronik 

Die Grenzlinie zwischen der Elektrotechnik und der Elektronik bilden die aktiven 

Bauteile, also die Halbleiter. 




1.1 Strom 

1.2 Spannung 

1 Grundlagen 

� Strom = Ladung pro Zeit 

� Strom ist die gerichtete Bewegung von Ladungsträgern 

z.B. Elektronenstrom 

� Strom ist ein Maß für die Bewegung der Elektronen 

� Strom ist das Maß für die Anzahl der an einer Stelle 

vorbeifliesenden Elektronen pro Sekunde. 

� 1A ~ 6,25*10 18 Elektronen pro Sekunde. 

� Spannung = Arbeit pro Ladung 

� Spannung entsteht durch die Trennung von Ladung 

� je weiter man die Ladung „auseinander zieht“, desto höher ist die 

Spannung 

� Spannung liegt immer zwischen 2 Punkten 

� Ladungstrennung, alle Elektronen auf eine Seite 

� � Strip Strap Strull 

� Durch Ladungstrennung erhält man einen Plus- und einen 

Minuspol. 

� Der Minuspol hat einen Überschuss an negativer 

Ladung (Elektronenüberschuss) 

� Der Pluspol hat einen Überschuss an positiver 

Ladung (Elektronenmangel) 

� Wichtig: Zunächst muss ein Elektronenüberschuss und damit 

auch an anderer Stelle ein Elektronenmangel geschaffen 

werden, damit eine Spannung entsteht, wodurch die Elektronen 

angetrieben werden 

1.3 Wie messe ich Strom und Spannung? 

a) Strom messen: 

� Um den Strom zu messen, muss die Leitung aufgetrennt werden 

um das Messgerät in den Stromkreis zu schalten 

� Der elektrische Strom (I) wird in Ampere (A) gemessen 

� Das Messgerät wird deshalb mit Amperemeter bezeichnet 

A 

Bei der Strommessung muss die Behinderung des 

Stromflusses so gering wie möglich sein! 

� Das Messgerät hat einen niedrigen 

Innenwiderstand, idealerweise gleich Null 




b) Spannung messen: 

� Spannung liegt zwischen zwei Punkten an, d.h. zwischen den 

zwei Anschlüssen des Messgerätes muss mindestens ein 

Bauteil liegen 

� Die elektrische Spannung (U) wird in Volt (V) gemessen 

� Das Messgerät wird deshalb auch als Voltmeter bezeichnet 

Bei der Spannungsmessung muss der Stromfluss 

durch das Messgerät so gering wie möglich sein! 

� Das Messgerät hat einen hohen 

Innenwiderstand, idealerweise unendlich 

Achtung: Das Messgerät muss richtig eingestellt sein! Da ein Strommesser einen 

sehr geringen Innenwiderstand hat, gibt es einen Kurzschluss, wenn ich es 

als Spannungsmesser anschließe! 

1.4 Freie Elektronen 

1.5 Widerstand 

� gehören zu einem Atom 

� sind auf der äußersten Schale 

� man benötigt wenig Energie, sie vom Atom zu trennen 

� die Leitfähigkeit eines Stoffes hängt davon ab, wie viele freie 

Elektronen der Stoff hat. � keine freien Elektronen � Isolator 

� Der Widerstand ist der Kehrwert der Leitfähigkeit. 

�Abhängig von freien Elektronen 

1.6 Ohmsche Gesetz 

U 

R � 

I 

Beispiel: Widerstandsbestimmung bei einem Ohmschen Widerstand (Glühlampe) 

Formeln: 

- U = R*I 

- P = U*I 

Annahme: Man möchte die Leistung halbieren: 

P = 230V* 0,5A 

P = 115W 

V 




Da aber gilt: 

U = R*I wenn R= konstant, die Stromstärke aber halbiert wird, 

halbiert sich zwangsläufig auch die Spannung! 

Das bedeutet für ohmsche Berechnungen: 

� Doppelte Stromstärke� doppelte Spannung, � vierfache Leistung 

→ P = (2*U)*(2*I) = 4*U*I 

� Halbe Stromstärke� halbe Spannung � ein Viertel der Leistung 

→ P = (0,5*U)*(0,5*I) = 0,25*U*I 

� Damit ist für die Leistungshalbierung ein nur um √2 reduzierter Strom (und 

damit √2 reduzierte Spannung bei R = konstant) erforderlich 

1.7 Parallelschaltung 

Bei der Parallelschaltung teilt sich der Strom auf, die Spannung ist überall gleich 

groß. Die Stromaufteilung erfolgt umgekehrt proportional zum Widerstand der 

Bauteile. 

1.8 Reihenschaltung 

Bei der Reihenschaltung ist der Strom überall gleich groß, die Spannung teilt sich 

auf. Die Spannungsaufteilung ist proportional zum Widerstand der Bauteile. 




1.9 Die Leistung 

� Leistung � Spannung �Strom 

Arbeit Ladung 

� � 

Ladung Zeit 

Arbeit 

� 

Zeit 

� P = U * I 

� P [W] Watt 

� Wenn man die Spannung verdoppelt, vervierfacht sich die Leistung 

1.10 Schaltzeichen 

Batterie 

Leitung 

Kreuzung ohne 

Verbindung 

Kreuzung mit 

Verbindung 

Schalter als Schließer 

Taster als Schließer 

Relais 

Widerstand 

Glühlampe 

Motor 

Strommessgerät 

Spannungsmessgerät 

Messgerät 

Kondensator 




Schaltzeichen: 

2 Widerstände 

� Hindernisse für den Strom im Stromkreis 

� Die Größe des Widerstandes hängt vom „Querschnitt“ ab 

2.1 Festwiderstände 

� haben einen festgelegter Nennwert 

� Widerstandswerte und Fertigungstoleranzen werden durch Farbringe 

gekennzeichnet: 

� 1. Ring: 1. Ziffer 

� 2. Ring: 2. Ziffer 

� 3. Ring: Multiplikator 

� 4. Ring: Toleranz 

2.2 Veränderbare Widerstände 


� haben drei Anschlüsse: 

� E Eingang 

� S Schleifkontakt 

� A Ausgang 

Ringfarbe 1. Ring 2. Ring 3. Ring Nullen Toleranz 

schwarz - 0 0 - - 

braun 1 1 1 0 1 % 

rot 2 2 2 00 2 % 

orange 3 3 3 000 - 

gelb 4 4 4 0000 - 

grün 5 5 5 00000 0,5 % 

blau 6 6 6 000000 0,25 % 

violett 7 7 7 0000000 0,1 % 

grau 8 8 8 - - 

weiß 9 9 9 - - 

gold - - - × 0,1 5 % 

silber - - - × 0,01 10 % 

� durch verändern von S kann der Widerstandswert verändert werden 




2.3 Veränderliche Widerstände 

Veränderliche Widerstände verändern ihren Wert aufgrund von physikalischen 

Einflüssen (z.B. Temperatur, Licht, Magnetfeld) 


2.3.1.1 NTC-Widerstand (Heißleiter) 

Der NTC (Negative Temperature Coeffizient) leitet im warmen Zustand besser als im 

kalten. Das bedeutet, dass der Widerstand mit zunehmender Temperatur sinkt. 

Eselbrücke: Je heißer, desto leiter 

Durch den Temperaturanstieg werden die Elektronen beweglicher, wodurch sich die 

Leitfähigkeit erhöht. 

Anwendung: Temperaturmessung, Temperaturregelung, … 


2.3.2 PTC-Widerstand (Kaltleiter) 

Bei einen Kaltleiter, kurz PTC (Positive Temperaturen Coeffizient), ist das 

Temperaturverhalten umgekehrt. Sie leiten im kalten Zustand besser als im warmen, 

d.h. der Widerstand nimmt mit zunehmender Temperatur zu. 

Bsp.: Eine Glühlampe hat bei 25°C einen Widerstand von ca. 70Ω, bei einer 

Temperatur von 2500°C einen Widerstand von 800Ω. 

Anwendung: Thermostat, Stromregelung, … 

Die Pfeile sagen aus, ob sich die Leitfähigkeit mit der Temperatur erhöht od. 

erniedrigt. 

Temperaturrichtung 

(oberer Pfeil) 

Leitfähigkeit 

(unterer Pfeil) 




2.4 LDR, Fotowiderstand 


Ein lichtabhängiger Widerstand, kurz LDR (Light Dependent Resistor), besitzt bei 

Dunkelheit einen hohen Widerstand. Fällt Licht auf die lichtempfindliche Fläche, 

(z.B.: Cadmiumsulfid, Selen,…), so werden die Elektronen aus ihrer Bindung 

gelöst (Die Elektronen werden durch das Licht [Energiezufuhr] herausgerissen). 

Je mehr Licht einfällt desto leitender d.h. desto niederohmiger wird der LDR. 

Anwendung: Lichtschranken, Überwachungsanlagen, Dämmerungsschalter, 

Luxmeter,… 

Mackeprang: „Wenn man in den LDR mit der Taschenlampe reinleuchtet, dann leuchtet es an der 

Glühlampe wieder raus ;-)“ 

3 Halbleiter 

� Sind die wichtigsten Bauelemente in der Elektronik 

� Der erste Transistor wurde von dem Amerikaner J. Bardeen im Jahre 1948 

entwickelt 

� Die Leitfähigkeit dieser Stoffe liegt zwischen der von Leitern (Kupfer, Silber, 

Eisen,…) und Nichtleitern (Kunststoffe, Glas, Keramik,…) 

→ sie sind also „halb-leitend“ 

� Der wichtigste Halbleiter ist das Silizium (ist das zweithäufigste Element der 

Erdrinde) 

3.1 Aufbau 

� Silizium besitzt auf seiner äußersten Schale 4 fest 

gebundene Elektronen 

� Jedes Element will den Edelgaszustand (8 Elektronen auf der äußersten 

Schale) erreichen, dadurch erlangt es eine höhere Stabilität 




� Ein stabiles Kristallgitter entsteht dadurch, dass 

jedes Si-Atom seine 4 Außenelektronen 

„verleiht“ und sich gleichzeitig von den 

Nachbaratomen 4 Außenelektronen „leiht“ 

� Bei dem absoluten Nullpunkt (-273,16°C) ist Silizium ein Isolator, da es keine 

freien Elektronen im Kristall gibt 

3.2 Eigenleitung 

� Erwärmt man das Kristallgitter so fangen die 

Atome an zu schwingen, dabei lösen sich 

einige Elektronen aus ihrer Bindung 

→ Es entstehen freie Elektronen 

(● freies Elektron) 

� An dieser Stelle fehlt nun die negative Ladung 

und es entsteht ein „Loch“ oder 

„Defektelektron“ (○ freies Loch) 

Mackeprang: „Das Wort Defektelektron ist zu vermeiden, da es sich erstens nicht um ein negativ geladenes Elektron, 

sondern um ein positiv geladenes Loch handelt und es nicht defekt ist!“ 

� Die freien Elektronen wandern durch das Kristallgitter bis sie auf ein Loch 

treffen 

→ Es kommt zur Rekombination (das Elektron füllt das Loch auf) 

� Dadurch dass sich immer wieder Elektronen lösen und es zu 

Rekombinationen kommt, wandern Elektronen und freie positive 

Ladungsträger durch den Kristall 

� Achtung: Ein Loch kann nicht wandern!!!! Daher sprechen wir bei der 

„Lochwanderung“ von der Bewegung von freien positiven 

Ladungsträgern!! 

Loch: freier positiver Ladungsträger 

Elektron: freier negativer Ladungsträger 

� Wenn man eine Spannung an das Kristallgitter anlegt, wandern die Elektronen 

zum positiven Pol und die freien positiven Ladungsträger (Löcher) zum 

negativen Pol. 




3.3 Paarbildung 

Paarbildung nennt man den Vorgang, bei dem ein Elektron aus der 

Elektronenpaarbindung „raus geschmissen“ wird. 

� Grund: erhöhte Temperatur! 

� Dabei entsteht: 

� freies Elektron 

� ein Loch 

� Das freie Elektron und das Loch nennt man Ladungspaar. 

� nach außen hin neutral 

Elektronenpaarbindung 

Loch, positiv geladen 

4 + 

4 + 

freies Elektron 


Stephan Nonnenmacher 

4 + 

4 +


3.4 Rekombination 

� Ein freies Elektron trifft auf ein Loch 

� Das Loch zieht das freie Elektron an 

→ Gegenteil von der Paarbildung 

� Dabei entsteht wieder eine nach außen neutrale Elektronenpaarbindung 

o Loch: freier positiver Ladungsträger 

o Elektron: freier negativer Ladungsträger 

� Die Bewegung der Löcher entsteht durch Paarbildung und die Rekombination 

Vgl.: Die Wanderung der positiven freien Ladungsträger kann man mit einem zähfließenden 

Verkehr vergleichen. Immer wenn ein Auto vorfährt entsteht an seinem alten Platz ein Loch. 

Loch 

Loch Fahrtrichtung 

Beachte bei der Aussprache: 

Es scheint so, als das Loch wandert. Doch was ist ein Loch? Ein Loch ist ein 

nichts mit etwas drum herum! 

3.5 Dotieren 

Um eine temperaturunabhängige Leitfähigkeit von Halbleitern zu bekommen, werden 

die Kristallgitter mit 3- bzw. 5-wertigen Fremdatomen verunreinigt. Dadurch werden 

zusätzliche freie Elektronen und freie Löcher erzeugt. 

Allgemein gilt: Ein Stoff ist dann leitend, wenn es freie Ladungsträger gibt!!! 

Es gilt: Je mehr freie Elektronen es gibt, desto höher ist die 

Leitfähigkeit. 

Der Widerstand solcher dotierter Stoffe kann genau bestimmt werden indem man 

mehr oder weniger 5- bzw. 3- wertige Stoffe zufügt. (Auf 1 Millionen Siliziumatome 

wird ungefähr ein Fremdatom zugefügt.) 



─


3.5.1 N-Leiter 

� Dotiert man einen Halbleiterkristall mit einem fünfwertigen Element, kann sich 

das fünfte Elektron nicht an der Paarbindung beteiligen und stehen als 

Leitungselektronen zur Verfügung. Bei angelegter Spannung setzt eine 

Elektronenwanderung ein. Ein solcher Kristall heißt n-Leiter. Dies Material 

nennt man auch p- leitfähig. 

� Durch das Mischungsverhältnis kann man bestimmen wie die Leitfähigkeit 

des Stoffes sein soll. 

3.5.2 P-Leiter 

1 freies Elektron 

zusätzlich 

1 Loch zusätzlich als ein 

positiver freier Ladungsträger 

Das Loch sollte an den Kern gemalt werden, das es 

ja der Kern ist, der ein Proton mehr hat als die 

Hülle an Elektronen. 

� Dotiert man mit dreiwertigen Atomen, so sind nicht alle Paarbindungen zu den 

Nachtbaratomen besetzt. Bei Normaltemperatur kann jedoch ein 

Bildungselektron diesen Platz besetzen, wobei es seinerseits ein Loch 

hinterlässt. Beim Anlegen einer Spannung kommt es zur Bewegung positiver 

freier Ladungsträger. Man bezeichnet einen so dotierten Kristall als p-Leiter. 

Dieses Material nennt man auch n- leitfähig. 




3.6 Zwei leitfähige Stoffe (Kristalle) 

3.6.1 Die Sperrschicht entsteht 

p-dotiert n-dotiert 

(freie Löcher) (freie Elektronen) 

Sperrschicht 

Rekombination 

Rekombination: In diesem Bereich sind keine freien Ladungsträger mehr. 

Die n-dotierte Seite (negativ, also 5 wertige Atome) wird immer positiver, je mehr 

Elektronen in die Sperrschicht diffundieren. Die Elektronen werden dann von den 

positiven Ionen der n- Schicht regelrecht zurückgehalten, das heißt, sie wandern auf 

dem obigen Bild nach rechts. 

� dasselbe gilt komplementär für die p- Schicht (positiv, also 3 wertige Atome). 

Folge: Diese Stelle ist nicht mehr leitend. Man nennt diese Schicht Sperrschicht. 

� Dieses Phänomen (wenn man also leitende 2 Stoffe zusammenfügt und diese 

dann nicht mehr leiten) ist aus der Elektrotechnik bisher noch nicht bekannt. 

Da die n- Schicht nun positiv geladen und die p- Schicht negativ geladen ist, herrscht 

zwischen den beiden Schichten eine Spannung, die so genannte 

Antidiffusionsspannung. Diese Antidiffusionsspannung verhindert, das diffundieren 

der Ladungsträger und somit verhindert sie gleichzeitig die Ausbreitung der 

Sperrschicht über den ganzen Kristall. Sie beträgt 0,7 Volt. 

Die Entstehung in anderen Worten: 

Wenn aus der n- dotierten Seite Elektronen diffundieren, wird die n- dotierte 

Seite immer positiver. Dadurch wird die Spannung immer größer, es kommen 

keine Elektronen mehr von dieser Seite weg. 




3.7 Die Sperrschicht wird durch das Anlegen einer Spannung 

breiter 

Die positiven 

Ladungsträger 

(Löcher) werden 

vom negativen Pol 

angezogen und 

vom positiven Pol 

abgestoßen. 

p- dotiert n- dotiert 

─ + 

Wenn man die n-dotierte Seite mit dem Plus-Pol und die p-dotierte Seite mit dem 

Minus-Pol verbindet, wird die Sperrschicht breiter. Dies liegt daran, dass die freien 

Ladungsträger vom jeweiligen Pol angezogen werden. Dabei ist die „Dicke“ der 

Sperrschicht von der Spannung abhängig. Je größer die Spannung, desto „dicker“ 

die Sperrschicht. 

→ je höher die Spannung, desto „nicht leitender“. 

Analogon Fahrradventil: Je größer der Fahrradschlauchinnendruck, desto größer ist 

der Sperrdruck am Ventil. 

3.8 Die Sperrschicht wird durch das Anlegen einer Spannung 

aufgehoben 

p- dotiert n- dotiert 

+ - 

Die Elektronen 

werden vom 

positiven Pol 

angezogen und 

vom negativen Pol 

abgestoßen. 

Verbindet man die p-dotierte Seite mit dem Plus-Pol und die n-dotierte Seite mit dem 

Minus-Pol verbindet, wird die Sperrschicht immer kleiner, da die 

Antidiffusionsspannung durch die von außen anliegende Spannung kompensiert 

wird. 

Die Sperrschicht wird durch die außen anliegende Spannung regelrecht 

zusammengedrückt. 




In anderen Worten: 

Ab 0,7 V wird die Sperrschicht (Antidiffusionsspannung = außen anliegender 

Spannung) durchlässig. Die Elektronen können nun vom Minuspol zum 

Pluspol fließen. 

Die 0,7 V gelten nur für Silizium, für andere Halbleitermaterialen gelten andere 

Antidiffusionsspannungen. 


4 Dioden 

Eine Diode ist ein elektronisches Bauelement, welches aus einem PN-Übergang 

besteht. Die Funktion einer Diode ist sehr einfach zu beschreiben, da man sie mit 

einem Ventil vergleichen kann. Sie lässt den elektrischen Strom nur in eine Richtung 

durch (Durchlassrichtung) und in der anderen Richtung sperrt sie (Sperrichtung). 

Exkurs Ventil: Das Fahrradventil oder allgemein das Rückschlagventil sind in der Technik vergleichbar 

mit dem Wesen der Diode. All diese Systeme haben eines gemeinsam: Man muss erst einmal 

„Energie“ reinstecken, bis sie auslösen. Bei der Si-Diode wäre das die Schwellenspannung von 0,7V. 

Die Kennlinie einer Si-Diode: 

Die Kennlinie gibt den Zusammenhang zwischen Strom und Spannung an dem 

Bauteil wieder. Hier kann man erkennen, dass nur ein Strom fließen kann, wenn eine 

gewisse Schwellenspannung überwunden wird. 

Die Schwellenspannung liegt bei den meisten Si-Dioden bei ca. 0,7V. 

Die Diode ermöglicht es einerseits eine große Sperrspannung zu erzeugen und 

anderseits bereits bei geringen Spannungen in Durchlassrichtung Strom fließen zu 

lassen. Sie können z.B. zur Gleichrichtung von Wechselspannung eingesetzt 

werden. 




Kennzeichnung: 

Strich = Minus = Ring am Bauteil 

Damit man weiß, in welcher Richtung eine Diode eingebaut werden muss, werden 

kleine Dioden an der Kathodenseite mit Farbringen gekennzeichnet. Der Ring wird 

an den negativen Pol der Spannungsquelle angeschlossen werden. Nur so ist die 

Diode in Durchlassrichtung geschaltet. 

Diode in Durchlassrichtung Diode in Sperrrichtung 

Zur „Verwirrung der Russen“ fließt der Strom bei der Diode entgegen der 

Pfeilrichtung. 

Grund: Es wird immer die technische Stromrichtung gezeichnet, welche der 

physikalischen Stromrichtung entgegensteht. 

Des Weiteren ist sie mit Buchstaben und einer Nummer gekennzeichnet: 

Bsp.: BC 140 

� Der erste Buchstabe steht für den Halbleiterwerkstoff 

(B = Silizium; A = Germanium; ...) 

� Der zweite Buchstabe steht für die Art des Bauelements 

(A = Diode; C = NF-Transistor; ...) 

� Die Ziffernfolge steht für die laufende Nummerierung. 

Voraussetzung, damit eine Diode leitet: 

1. richtige Polung 

2. 0,7V � mehr Spannung erhöht die Durchlässigkeit der Diode 

nicht! 

Dioden gehören neben den Transistoren zu den wichtigsten Halbleiterbauteilen mit 

einem großen Anwendungsbereich. Sie werden häufig eingesetzt zur Gleichrichtung 

(Ventilwirkung: Sie lassen den Strom nur in einer Richtung durch) und Begrenzung 

von Strömen, zur Stabilisierung von Spannungen, zum Schutz von Geräten vor 

Verpolung und Überlastung und als lichtaussendende Bauteile für Anzeigezwecke. 




4.1 Leuchtdiode 


Leuchtdioden, kurz LED (Light Emitting Diode), sind lichtaussendende Dioden. 

Während des Elektronenstroms in Durchlassrichtung werden die Elektronen von 

Löchern eingefangen. Hierbei wird Energie in Form von Licht frei. Die Farbe des 

Lichtes ist vom Halbleitermaterial abhängig. Häufig sind die Gehäuse in der Farbe 

des Lichts eingefärbt. 

Zur Kennzeichnung der LED sind die Gehäuse an einer Kathodenseite abgeflacht, 

bzw. sind die Anschlussdrähte zur Kathode kürzer. 

Die Durchlassspannung der roten LED beträgt zwischen 1,6V und 1,8V, bei grünen 

und gelben liegt die Durchlassspannung bei 2,4V bis 3,2V. 

LED`s gibt es auch noch in weiteren Farben, z.B. blau oder weiß. 

4.1.1 Berechnung des Vorwiderstandes 

Leuchtdioden dürfen nicht ohne Vorwiderstand betrieben werden (der Strom darf 

einen bestimmten Wert nicht überschreiten), wobei es keine Rolle spielt, ob der 

Vorwiderstand an der Anode oder an der Kathode angeschlossen wird. 

LED 

9V 

U 

R � U = UB - ULED 

I 

U = 9 V – 2,2 V = 6,8 V 

6, 

8V 

R � � 340 Ω 

0, 

02A 

R 

Beispiel: UB = 9 V 

ULED = 2,2 V 

ILED = 20 mA (gewünschter Durchlassstrom) 




4.2 Freilaufdiode 

Bei induktiven Lasten (Verbraucher mit Spule z.B. Relais, Motor) werden 

Freilaufdioden benötigt, um die Bauteile vor der großen Induktionsspannung zu 

schützen. Beim Abschalten des Relais bleibt das Magnetfeld noch kurz erhalten, da 

der Strom versucht weiterzufließen. Es entsteht dadurch eine kurze Störspannung 

die mehrere 100V erreichen kann. Da die Polarität der Störspannung andersherum 

ist, wird die Freilaufdiode parallel zur Spule geschaltet. So ist sie in Sperrrichtung und 

hat keinen Einfluss auf die Schaltung, allerdings wird die Störspannung über diese 

Diode kurz geschlossen. Damit wird verhindert, dass angeschlossene Bauteile, durch 

die Störspannung beschädigt werden. 

5 Diode als Gleichrichter 

Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Diode ist das Gleichrichten von 

Wechselspannung in Netzgeräten. 

Denn beim Wechselstrom bewegen sich die Elektronen dauernd hin und her (in der 

Regel 50-mal pro Sekunde; also mit 50 Hertz), während beim Gleichstrom die 

Elektronen alle in eine Richtung fließen. 

Kennlinie Wechselspannung: 

U 

Beachte: 

Die Spannung ist an beiden roten Punkten 

gleich groß, aber die Polarität ist vertauscht! 

� Der Wechselstrom entsteht durch die die Drehbewegung des Ankers 

� Wechselspannung ist in der Technik so wichtig, da sie sich ohne Probleme 

transformatorisch in höhere Spannungen transferieren lässt 

→ Beim el. Energietransport geht mittels hoher Spannung weniger el. Energie 

in Form von Wärme verloren, da der Strom kleiner ist (PV = I² * R) 

� Ein Elektromotor läuft nicht mit Wechselstrom 

t 




5.1 Einweggleichrichter (E1): 

Damit ein Elektromotor mit Wechselstrom betrieben werden kann, muss er in 

Gleichstrom verwandelt werden. Dies geschieht durch Gleichrichter. 

U 

- + 

+ - 

Bei dem Einweggleichrichter wird nur eine Diode verwendet. Die Diode lässt die 

Elektronen nur in eine Richtung fließen, in der anderen Richtung sperrt sie. Von den 

beiden Halbwellen des Wechselstroms bleibt nur noch die positive Halbwelle übrig. 

Wenn man die Diode umdreht, werden nur die negativen Halbwellen durchgelassen. 

Dadurch entsteht eine Pulsierende Gleichspannung. 

Da in der halben Zeit kein Strom fließt, entspricht diese Form von Gleichstrom noch 

nicht dem Gleichstrom einer Batterie. Eine elektrische Schaltung könnte man so nicht 

betreiben. 

Analogie zum Wechselstrom: 

Wenn man einen Kolben einer Luftpumpe hin und her bewegt, bewegt sich 

auch die Luft hin und her. 

� Luftpumpe ~ Wechselstrom 

Beispiel aus der Technik: 

Ein Fön hat 2 Heizstufen: 

Bei der niedrigen Stufe ist eine Diode mit in den Stromkreis geschalten 

(pulsierender Gleichstrom � nur die halbe Leistung), die höheren Stufe wird 

mit Wechselstrom betrieben, die Diode wird überbrückt. 

5.2 Zweiweggleichrichter (E2): 

Der Zweiwegglieichrichter funktioniert auf dem Prinzip eines Trafos, mit 

Mittelanzapfung. Ein sich änderndes Magnetfeld übt eine Kraft auf Elektronen aus, 

die dadurch verschoben werden. 

→ Spannung wird induziert (entsteht). Da es sich um Wechselspannung handelt, 

ändern sich die Pole. 

U 

t 

t 

Der Trafo erzeugt eine Wechselspannung 



M 

U 

t


U 

+ 

- 

- 

+ 

Analogon: (Betrachte die Mitte am Trafobereich) 

t 

Während der positiven Halbwelle fließt der 

Strom von der Mittelanzapfung, über den 

Widerstand (grün). 

Während der positiven Halbwelle fließt der 

Strom von der Mittelanzapfung, über den 

Widerstand (rot). 

Da beide Halbwellen in der „gleichen Richtung“ 

durch den Widerstand fließen, liegt hier eine 

pulsierende Gleichspannung an. 

Analogon Luftpumpe: Kolben läuft rauf und runter und saugt und drückt dabei 

→ also arbeitet das System mit Unter- und Überdruck 

Der Zweiweggleichrichter wird immer dann verwendet, wenn größere Ströme fließen. 

Exkurs: Beispiel für eine Verlustrechnung am Zweiweggleichrichter: 

- Schwellenspannung der Diode: 0,7V 

- Annahme Stromstärke: 100A 

(zum Vergleich: Eine Haushaltssicherung brennt bei 16A durch) 

- P = U*I 

→ P = 0,7V* 100A 

P= 70W 

An den Dioden wird eine Leistung von 70W in thermische Energie 

umgewandelt!! 




AC 

+ - 

- + 

5.3 Brückengleichrichter (B1): 

Ein Brückengleichrichter besteht aus 4 Dioden, von 

denen 2 Dioden bei der positiven Halbwelle und die 

anderen 2 Dioden beider negativen Halbwelle in 

Durchlassrichtung geschalten sind. Dadurch erhält 

man am Verbraucher eine pulsierende Gleichspannung, 

die aus lauter positiven Halbwellen 

besteht. 

Damit kann Wechselspannung direkt ohne Trafo und Mittelanzapfung gleichgerichtet 

werden. Da der el. Strom durch 2 Dioden fließt, fällt die Spannung um 1,4V ab, d.h. 

im Brückengleichrichter sind die Verluste doppelt so hoch. 

Nahezu in jedem elektronischem Gerät, z.B. Computer, sind Brückengleichrichter 

eingebaut. 

U 

5.4 Glätten einer pulsierenden Gleichspannung 

AC 

- + 

+ - 

Man spricht hier auch vom Glätten von Energieströmen. 

Da eine pulsierende Gleichspannung in 

der Elektronik nicht brauchbar ist, muss 

sie geglättet werden. Die einfachste 

Möglichkeit, eine pulsierende Gleichspannung 

zu glätten, ist das Parallelschalten 

eines Kondensators zum 

Verbraucher. Der Kondensator lädt sich 

auf die maximale Spannung auf und 

gleicht das Abfallen der Halbwellen aus. 

Je größer die Kapazität des Kondensators ist, 

desto kleiner werden die Wellen, d.h. umso besser 

Glättet er die Gleichspannung. 

Hier kann ein Vergleich mit einem Kompressor und seinem Druckbehälter gezogen 

werden. Je größer der Druckbehälter, desto gleichmäßiger fließt die Luft. 

Weiteres Analogon: Topf am Auspuff. 

t 





6 Transistoren 

Da die Transistoren aus drei Halbleiterschichten (n-leitend und p-leitend) aufgebaut 

sind, gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten die Schichten zu kombinieren. Deshalb 

unterscheidet man zwei Typen, den NPN und PNP Transistor. 

� BC 547 Transistor 

1) Nichtleitender Transistor: 

Ist der Transistor so angeschlossen, ist er nicht leitend, da er eine „dicke“ 

Sperrschicht hat. 

2) Grundschaltung für einen leitenden Transistor: 

+ 

- 

Steuerstromkreis/ 

Basisstromkreis 

n-Schicht 

p-Schicht 

n-Schicht 

n-Schicht 

p-Schicht 

n-Schicht 



B 

C 

E 

+ 

- 

+ 

- 

Arbeitsstromkreis/ 

Kollektorstromkreis


� Der untere pn- Übergang (Übergang Emitter- Basis) wird in Durchlassrichtung 

geschaltet. Dabei wird die Sperrschicht zwischen Emitter und Basis abgebaut, 

besser gesagt, so lange zusammen gedrückt, bis sie verschwunden ist. Dazu 

muss mindestens eine Spannung von 0,7V zwischen Basis und Emitter 

anliegen (für Si-Transistoren). Liegt diese Spannung an, fließen Elektronen 

vom Emitter zur Basis. 

� Manche Elektronen sind zu schnell, um „die Kurve zum Emitter zu bekommen“ 

und geraten somit in die obere Sperrschicht (Basis- Kollektor) hinein. Dadurch 

wird diese Sperrschicht dünner und dünner, bis sie ganz weg ist (Eine 

Sperrschicht, in der sich freie Elektron befinden, ist keine Sperrschicht mehr). 

� der Arbeitsstrom fließt 

� Der Basisstromkreis hat die Aufgabe, den Kollektorstromkreis zu steuern 

� Wird der Steuerstromkreis unterbrochen, fehlen die Löcher � die untere 

Sperrschicht wird geschlossen. Der Arbeitsstromkreis wird unterbrochen. 

� � ein leitender Transistor benimmt sich wie ein „Stück Draht“, er hat praktisch 

keinen Innenwiderstand. 

Eine Transistorschaltung mit zwei 

Stromquellen 

Wenn man an die linke Stromquelle eine 

Spannung von mindestens 0,7V anlegt, 

dann wird die Sperrschicht zwischen 

Basis und Emitter aufgehoben und der 

Transistor wird leitend. 

Es kann ein Kollektorstrom fließen und 

die Lampe leuchtet. 

Eine Transistorschaltung mit einer 

Stromquelle 




6.1 Stromverstärkungsfaktor B 

Der Stromverstärkungsfaktor gibt das Verhältnis von Basisstrom zu Kollektorstrom 

an. 

IC = B * IB 

Beispiel: IB = 0,2 mA 

IC = 100 mA 

100 

B 

� � 200 

0, 

2 

B ist von Transistor zu Transistor unterschiedlich (kann in Datenbüchern nachgelesen 

werden) 

R 

6.2 Bestimmung des Vorwiderstandes 

IB 

UBE = 0,7 V IC = 1A 

Bedeutung in der Elektronik: 

B = 100 10V 

Es folgt: 

→ IB = 0,01A 

9, 

3V 

R � � 930 Ω 

0, 

01A 

� Wenn man in den Basisstromkreis einen doppelt so großen Widerstand einbaut, 

fließt nur noch halb soviel Strom 

→ dann beträgt die Leistung an der Lampe nur noch ein Viertel. 

� Beispiel: An der Lampe liegen (Beispiel 10V Quellenspannung) nur noch 5V an. 

→ die anderen 5V liegen am Transistor an, da die Sperrschichten nicht 

vollständig zusammengedrückt wird. 

→ Dadurch wird der Transistor heiß und muss gekühlt werden. 

Aber: Wenn der Transistor leitend ist, ist er leitend, leitender als leitend gibt es nicht! 

(→ Der Transistor wird als gesättigt bezeichnet.) 

d.h. wird der Basisstrom erhöht, fließt kein größerer Arbeitsstrom! 

(eigener Stromkreis, eigener Widerstand) 

Wird aber der Basisstrom halbiert, so halbiert sich auch der Arbeitsstrom 

→ so rum muss man mit dem Stromverstärkungsfaktor rechnen! 




7 Darlington-Schaltung 

Wenn man zwei Transistoren hintereinander schaltet, so dass der Basisstrom des 

ersten der Emitterstrom des zweiten ist, erhöht man den Stromverstärkungsfaktor. 

Um den Gesamtverstärkungsfaktor Bges zu berechnen, muss man die 

Verstärkungsfaktoren der beiden Transistoren multiplizieren. 

Bges = B1 * B2 

= 100 * 100 

= 10000 

Bei Darlington-Transistoren ist darauf zu achten, dass die Schwellenspannung 

doppelt so groß ist wie bei einzelnen Transistoren. 

→ UBE = 1,4V 

B = 100 

0,7V 

1,4V 

Mit einer Darlingtonschaltung lassen sich mit kleinen Basisströmen große 

Kollektorströme steuern. 

7.1 Funktionsweise der Schaltung: 

� Der Kondensator ist zu Beginn noch leer, aus diesem Grund fehlen die benötigten 

1,4V um den Darlington-Transistor leitend zu machen. 

� Beim Anlegen einer Spannung lädt sich der Kondensator langsam auf 

0,7V 

B = 100 10V 

� In dem Moment, in dem der Kondensator auf 1,4V aufgeladen ist, liegt am ersten 

Transistor auch eine Spannung von 1,4V, so dass dieser leitend wird 

� Es fließt ein Kollektorstrom und damit ein Basisstrom für den zweiten Transistor 

� Es fließt ein Kollektorstrom durch den zweiten Transistor und das Relais zieht an 




� Wenn man das Relais mit dem Schalter verbindet (grüne Linie) wird dieser 

geschlossen sobald das Relais anzieht 

� Wenn der Schalter geschlossen ist wird der Kondensator kurz geschlossen, d.h. 

er wird entladen, dadurch fehlen die 1,4V Spannung und die Transistoren werden 

nicht leitend und das Relais öffnet wieder. 

� Der Ladevorgang des Kondensators startet wieder von vorne 

� Wenn man in Reihe zum Relais eine Lampe schaltet, hätte man eine 

Blinkschaltung 

8 Lichtschrankenschaltung 

8.1 Hellschaltung 

Die Lampe leuchtet, wenn Licht auf den LDR fällt 

8.2 Dunkelschaltung 

Die Lampe leuchtet, wenn kein Licht auf den LDR fällt 

→ Sobald Licht auf den LDR fällt, kann ein 

Basisstrom fließen 

→ Transistor wird leitend 

→ Kollektorstrom kann fließen 

→ Die Lampe leuchtet 

� Wenn Licht auf den LDR fällt, ist sein 

Innenwiderstand gering. Deshalb kann 

am Transistor die nötige Spannung zur 

Durchschaltung nicht aufgebaut werden 

� Sobald kein Licht mehr auf den LDR fällt, 

wird sein Innenwiderstand groß, am 

Transistor kann die nötige Spannung von 

0,7V aufgebaut werden 

→ Der Transistor wird leitend 

� Will man die Dämmerungsempfindlichkeit einstellen, dann muss der 

Widerstand regelbar sein 




9 Alarmanlage 

10 Kondensator 

1. Fall: 

Der Arbeitsstrom kann nicht fließen, da der 

Transistor nicht leitend ist. (der el. Strom nimmt den 

einfacheren Weg durch den roten Draht und 

UBE = 0,7V wird nicht erreicht. 

2. Fall: 

Wenn der rote Draht durchbrochen wird, kann ein 

Basisstrom (UBE = 0,7V) fließen und somit ein 

Arbeitstrom fließen und die Alarmanlage wird 

ausgelöst. Hier: die Warnleuchte geht an. 

Kondensatoren sind elektronische Bauteile die aus 2 voneinander isolierten 

Metallflächen in geringem Abstand bestehen. Wird an eine der Metallflächen eine 

positive Spannung gelegt, an die andere eine negative Spannung, so fließt kurzzeitig 

ein Strom und lädt den Kondensator auf, bis zwischen den Metallflächen die 

Ladespannung herrscht. 

Die aufgebrachte el. Ladung bleibt erhalten, auch wenn die Spannungsquelle 

abgetrennt wird. Der aufgeladene Kondensator wirkt nun wie eine kleine 

Spannungsquelle (Batterie). Wird nun ein el. Gerät angeschlossen, so entlädt sich 

der Kondensator. 

Die Aufnahmefähigkeit (Kapazität) der Kondensatoren hängt von der Größe der 

Metallflächen, deren Abstand zueinander und vom verwendeten Isoliermaterial ab. 

Die Einheit der Kapazität C ist das Farad F. 

Das Schaltzeichen des Kondensators: 




Einsatzmöglichkeiten von Kondensatoren: 

� Siebkondensator: Glätten von welliger Gleichspannung 

(gleichgerichtete Wechselspannung) 

� Entstörungskondensator an Motoren/ Schaltern 

� Schutzkondensator, sie schlucken Spannungsspitzen 

� Gleichspannung sperren, Wechselspannung durchlassen 

� Kopplung zwischen Verstärkerstufen 

� Frequenzweiche; Trennen von Wechselspannungen verschiedener 

Frequenzen 

� Zeitschaltungen; Einschalt- , Ausschaltverzögerungen 

� Elektronische Tonerzeugung; Radiotechnik 

� Energiequelle � Blitz am Photo, man benötigt in kurzer Zeit viel 

Energie. Ein Akku kann das nicht leisten, da sein Innenwiderstand zu 

groß ist. 

Unfallgefahr: 

� Mit hoher Spannung geladene Kondensatoren können lebensgefährliche 

Schläge erteilen 

� Bei zu hoher Spannung kann es zu starker Erhitzung kommen 

� Bei gepolten Konensatoren (z.B. Elekrolytkondensatoren (Elkos)) muss auf die 

Richtige Polung geachtet werden, da diese bei falscher Polung zur Explosion 

kommen kann 

10.1 Treppenlichtautomat 

Die Lampe geht aus, wenn der Kondensator geladen ist. 

→ durch die Kapazität des Kondensators kann die Zeit variiert werden 

6V 

In dem Moment in dem die Schaltung 

eingeschalten wird, ist der Kondensator leer. Es 

kann so lang ein Basisstrom fließen, solang 

sich der Kondensator lädt, d.h. an dem 

Transistor liegt eine Spannung (UBE = 0,7V) an 

und somit fließt auch ein Kollektorstrom, die 

Lampe leuchtet. 

Wenn der Kondensator voll ist (d.h. auf 5,3V aufgeladen ist), fließt kein Basisstrom 

mehr und der Kondensator sperrt, da die 0,7V zwischen Basis und Emitter fehlen. 

Die Lampe geht aus, da kein Kollektorstrom mehr fließt. 

Die Lampe leuchtet nur so lange bis der Kondensator voll ist, d.h. über die Kapazität 

des Kondensators und den Basiswiderstand, kann man die Zeit bestimmen die die 

Lampe leuchten soll. 

Durch betätigen des Schalters wird der Kondensator entladen und das ganze fängt 

von vorne an. 




10.2 Verzögertes Einschalten 

Zu Beginn ist der Kondensator leer, ein 

leerer Kondensator hat eine Spannung 

von 0V, d.h. an dem Transistor liegt eine 

Basis Emitter Spannung von 0V an und 

dieser sperrt. Während der Kondensator 

geladen wird, wird die Spannung immer 

größer. Wenn sie 0,7V erreicht hat wird 

der Transistor leitend. An dem Transistor 

liegen UBE = 0,7V an, wodurch ein 

Basisstrom fließen kann und somit auch 

ein Kollektorstrom und die Lampe 

leuchtet. 

� Die Zeit, bis der Arbeitsstrom fließt ist von 2 Faktoren abhängig: 

o Von der Kapazität des Kondensators: 

o Von der Größe des Widerstands 

� Unterschiedlich großer Ladungsstrom. 

Beachte: 

� Rede entweder über Ströme oder über Stromkreise. 

� Die Aufgabe des Lehrers ist es zu schauen, wo die Schüler 

Verständnisprobleme haben. 

10.3 Selbsthalteschaltung 

Wenn ein externes Licht auf den LDR trifft, wird 

dieser leitend. Wodurch ein Basisstrom fließen 

kann. 

Dadurch wird der Transistor leitend, der 

Kollektorstrom fließt. 

� Leuchtdiode leuchtet 

Die LED beleuchten den LDR, so dass dieser 

leitend bleibt. 

Um das Licht auszuschalten, muss man den 

Resetknopf drücken, d.h. die Spannungsquelle 

abtrennen. 




11.1 Hinführung 

11 Die Flip-Flop-Schaltung 

10V 0V 10V 

10V 

UB 

Schalter offen Schalter geschlossen 

10V 

� Wenn der Transistor leitend ist, dann ist 

der rote Punkt mit dem Minus-Pol 

verbunden 

� Wenn der Transistor nicht leitend ist, 

dann ist der rote Punkt mit dem Plus-Pol 

verbunden 

1. Fall :Transistor nicht leitend:^ 

(benimmt sich als ob er nicht da ist) 

UA = 10 V 

UBE = 0 V 

2. Fall :Transistor leitend: 

(benimmt sich wie ein Stück Draht) 

UA = 0 V 

UBE = 0,7 V 

UB = 2,1 V 

→ UA und UBE arbeiten gegensätzlich! 

In dieser Schaltung ist UB = 2,1 V, da an jeder leitenden Diode 0,7 V liegen: 

0,7V 0,7V 0,7V 

2,1V 

UBE 

UA 

→ Wenn man 2 Dioden einbaut, wird die Zeitverzögerung 

größer, da der Kondensator auf eine höhere Spannung 

aufgeladen werden muss, bevor der Transistor leitend wird. 



0V


11.2 Die Flip Flop Schaltung in 5 Schritten 

Zum Erklären fängt man am Besten immer beim ungeladenen Kondensator an! 

1. Verbindung nach „unten“ 

- 

+ 

UBE 

� Der Kondensator wird mit verkehrter 

Polarität aufgeladen (roter Stromkreis) 

� Wenn der Kondensator auf 0,7 V 

aufgeladen ist, liegt am Transistor eine 

Basis-Emitter-Spannung von UBE = 0,7 V 

an 

� Der Transistor wird leiten und es kann ein Basisstrom fließen (pinker 

Stromkreis) 

� Der Kollektorstrom kann fließen und das Lämpchen leuchtet (hellblauer 

Stromkreis) 

2. Verbindung auftrennen 

aufgetrennt 

- + 

0,7V 

UBE 

� Wenn man den Stromkreis auftrennt, bleibt die im Kondensator gespeicherte 

Ladung erhalten 

(Ein aufgeladener Kondensator kann nur entladen werden, wenn man seine Enden miteinander 

verbindet (Kurzschluß) 

� Die Lampe leuchtet weiterhin, da ein Basisstrom (Pink) und ein Kollektorstrom 

(Hellblau) fließen 




3. Verbindung nach „oben“ 

Der Kondensator ist auf 0,7V aufgeladen, 

wenn man die Verbindung nach oben schließt, 

verbindet man die negative Seite des 

Kondensators mit dem Plus-Pol, wodurch der 

Kondensator sofort entladen wird (roter 

Stromkreis) 

Der Kondensator wird nun wieder auf 5,3V 

aufgeladen, wobei sich seine Polarität 

geändert hat. (blauer Stromkreis) 

Während des Vorgangs fließt weiterhin ein Basisstrom (Pink) und ein Kollektorstrom 

(Hellblau) 

→ das Lämpchen leuchtet 

4. Verbindung auftrennen 

+ - 

5,3V 

- + 

0,7V 

+ - 

5,3V 

UBE 

5. Verbindung nach „unten“ 

+ - 

5,3V 

UBE 

UBE 

UBE 

Der Kondensator speichert seine Ladung 

Die Lampe leuchtet weiterhin, da ein Basisstrom 

(Pink) und ein Kollektorstrom (Hellblau) fließt 

Nun wird der Minus-Pol des Kondensators mit 

der Basis verbunden, wodurch der Transistor 

eine „dicke“ Sperrschicht bekommt. (roter 

Stromkreis). 

Die Lampe geht aus, da kein Basisstrom und 

somit auch kein Kollektorstrom fließen können. 

Wenn der Kondensator vollständig entladen ist, fängt das ganze wieder von vorne 

an! 




11.3 Die Flip Flop Schaltung 

Wir nehmen an C1 ist auf -9,3V 

geladen, so liegt an T1 eine 

Spannung (UBE = 0,7V) an und ein 

Basisstrom kann fließen (grün). Die 

Lampe L2 leuchtet nicht, da der 

Strom zu gering ist. 

Somit fließt auch ein Arbeitsstrom 

(rot) und die Lampe L1 leuchtet. 

L2 

T2 

L2 

T2 

R2 

- 

C2 

R2 

+ 

+ 

C2 

+ 

In dem Moment in dem C2 auf 0,7V 

aufgeladen ist, wird T2 leitend und 

es kann ein Basisstrom fließen 

(grün). Die Lampe L1 leuchtet nicht, 

da der Strom zu gering ist. 

Somit fließt auch ein Arbeitsstrom 

(rot) und die Lampe L2 leuchtet. 

+ 

C1 

C1 

R1 

+ 

+ - 

R1 

L1 

T1 

L1 

T1 

Gleichzeitig wird C2 der eine Spannung 

von -9,3V (T2 ist nicht leitend, da der 

Kondensator mit der negativen Polarität mit der 

Basis verbunden ist) hat über den 

leitenden T1 entladen und anschließend 

mit anders entgegengesetzter 

Polarität wieder aufgeladen. 

Wenn C2 auf 0,7V aufgeladen ist wird 

T2 leitend. 

Gleichzeitig wird C1 der eine Spannung 

von -9,3V (T1 ist nicht leitend, da der 

Kondensator mit der negativen Polarität mit der 

Basis verbunden ist) hat über den 

leitenden T2 entladen und anschließend 

wieder mit entgegengesetzter 

Polarität geladen. 



L2 

T2 

L2 

T2 

R2 

+ 

+ - 

C2 

R2 

C2 

+ 

+ 

C1 

+ 

- 

R1 

C1 

R1 

+ 

L1 

T1 

L1 

T1


11.4 Flip Flop 

L2 

T2 

R2 

C2 

+ 

+ 

C1 

Bei der Flip-Flop-Schaltung ist zu Beginn einer der Kondensatoren geladen. Wir 

nehmen an dass C1 geladen ist. Somit kann vom Minuspol über T1, C1, und L2 ein 

Basisstrom zum Pluspol fließen. Da der Basisstrom zu gering ist leuchtet L2 nicht. 

Durch den Basisstrom wird der Transistor T1 leitend und es fließt ein Arbeitsstrom 

durch T1, und L1. Die Lampe L1 leuchtet. Außerdem fließt ein kleiner Strom vom 

Minuspol über T1, C2 und R2 zum Pluspol, wodurch C2 der eine Spannung von -9,3V 

hat auf 0,7V aufgeladen wird. Dadurch steigt die Basisspannung an T2. Erreicht sie 

0,7V wird T2 leitend, dadurch fließt sofort ein Arbeitsstrom über T2, und L2 zum 

Pluspol. Die Lampe L2 leuchtet. 

Zur selben Zeit entlädt sich der Kondensator C1 und lädt sich anders herum gepolt 

auf -9,3V auf, da der Kondensator über T2 mit dem Minuspol und über R1 mit dem 

Pluspol verbunden ist. 

Jetzt liegt am Transistor T1 eine Spannung von -9,3V an. Dadurch bekommt er eine 

riesige Sperrschicht und sperrt. 

Der Basisstrom von T2 fließt über T2, und L1 zum Pluspol, allerdings ist er zu gering, 

so dass die Lampe L1 nicht leuchtet. 

In dem Moment in dem der Transistor T2 leitend wird, fängt der Kondensator C1 

wieder an sich von -9,3V auf 0,7V aufzuladen. 

Der Kondensator C1 ist über den leitenden Transistor T2 mit Minuspol und über R1 

mit dem Pluspol verbunden. 

Wenn der Kondensator C1 auf 0,7V aufgeladen ist und somit am Transistor T1 eine 

Basisspannung anliegt, wird dieser leitend und der ganze Vorgang beginnt von 

vorne. 



R1 

L1 

T1


12 Die Platinenbearbeitung 

12.1 Aufbau einer Platine 

Kupfer 

Bauteil 

Lötstelle 

12.2 Surface-mounted-Devices 

Lötstelle 

12.3 Additive Verfahren 

Bauteil 

Kupferbahnen werden auf die Platine aufgetragen. 

12.4 Subtraktive Verfahren 

Kupfer 

Platine 

Das Basismaterial (Material aus dem die Platinen hergestellt werden) ist mit einer 

35µ dicken Kupferschicht überzogen. 

Cu-Schicht 

Platine 

Basismaterial: 

- Pertinax 

- Hartpapier 

- GFK (Glasfaserkunstoff) 




12.4.1 Ätzen mit Abdecklack/Isolierschicht 

Achtung: Leiterbahnen dürfen sich nicht kreuzen! 

Freiräume unter den Bauteilen ausnutzen! 

a. mit Siebdruck: 

Sieb mit offenen Maschen an denen die Farbe durch soll 

b. mit Edding: 

Auftragen der Leiterbahnen und Lötpunkte mit Ätzfesten Materialien (z.B. 

Edding) auf die Platine 

c. mit Fotolack 

1. Layout auf eine Folie zeichnen oder drucken 

RB 

LDR 

LED 

2. Die Folie mit Layout auf die Platine legen und anschließend mit UV- 

Licht oder Sonnenlicht (ca. einen halben Tag) belichten 

UV-Licht 

C 

B 

E 

RL 

+ 

- 

Leiterbahn (abgedeckt) 

Fotolack 

Cu-Schicht 

Platine 

An der Stelle an der die schwarzen Striche auf der Folie waren, kommt 

kein UV-Licht hin 

� Leiterbahnen 




3. Ätznatron-Bad (Natriumhydroxid): 

Fotolack wird an der Stelle „weggewaschen“ an die UV-Licht 

gekommen ist 

� Dieses Verfahren eignet sich besonders für hohe Stückzahlen 

� Dieses Verfahren wird auch in der Industrie verwendet 

Märklin stellt mit diesem Verfahren die kleinen Eisenbahnbauteile her. 

12.4.2 Ätzen 

1. Vorbereiten des Ätzbades: 

� Ätzflüssigkeit: 

o Ammoniumperoxidsulfad 

o Eisen III Chlorid (Achtung: Die Dämpfe lassen alles rosten, 

was in der Nähe ist!) 

� Ätzflüssigkeit muss auf ca. 60°C erwärmt werden 

2. Platine in das Ätzbad tauchen (ca. 20 min), durch bewegen der Platine 

wird das Ätzen beschleunigt 

3. Wenn das Kupfer vollständig weggeätzt ist, die Platine aus dem Ätzbad 

nehmen und gründlich mit Wasser abspülen 

4. Anschließend den Edding mit Spiritus, Nitro,… entfernen 

Cu-Bahn 

5. Platine zum Schutz vor Korrosion lackieren (z.B. mit Lötlack) 

WIR WÜNSCHEN EUCH VIEL ERFOLG UND SPAß IN DIESEM SEMINAR!!!

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