£3*"

Bauelemente der Elektronik Eigenschaften und Anwendung

13., bearbeitete Aufläge

VEB VERLAG TECHNIK BERLIN

Inhaltsverzeichnis

1.

Grundlagen

15

1.1. Einführung 1.2. Eigenschaften von Bauelementen 1.3. Zuverlässigkeit und Lebensdauer

15 16 21

1.4. Stichprobenprüfung 1.5. Verlustleistung und Wärmeableitung

29 33

1.6. Montagehinweise

35

2.

37

Feste und mechanisch veränderbare Widerstände

2.1. Einführung 2.2. Drahtwiderstände 2.2.1. Bauformen und Werkstoffe 2.2.2. Eigenschaften 2.2.3. Anwendung 2.3. Schichtwiderstände 2.3.1. Bauformen und Werkstoffe 2.3.2. Eigenschaften 2.3.3. Anwendung

37 44 44 44 45 45 45 47 47

2.4. Volumenwiderstände 2.5. Mechanisch veränderbare Drahtwiderstände 2.5.1. Bauformen und Werkstoffe 2.5.2. Eigenschaften 2.5.3. Anwendung

48 48 48 49 50

2.6. Mechanisch veränderbare Schichtwiderstände 2.6.1. Bauformen und Werkstoffe 2.6.2. Eigenschaften 2.6.3. Anwendung 2.7. Meßverfahren

50 50 52 53 53

3.

54

Spannungs- und temperaturabhängige Widerstände

3.1. Einführung 3.2. Varistoren 3.2.1. Allgemeines 3.2.2. Bauformen und Werkstoffe 3.2.3. Eigenschaften 3.2.4. Anwendung 3.2.5. Meßverfahren

54 57 57 58 58 64 68

8

Inhaltsverzeichnis

3.3. Heißleiter 3.3.1. Allgemeines 3.3.2. Bauformen und Werkstoffe 3.3.3. Eigenschaften 3.3.4. Anwendung 3.3.5. Meßverfahren

70 70 72 72 76 79

3.4. Kaltleiter 3.4.1. Allgemeines 3.4.2. Bauformen und Werkstoffe 3.4.3. Eigenschaften 3.4.4. Anwendung 3.4.5. Meßverfahren

79 79 80 80 83 83

4.

'

Kondensatoren

84

4.1. Einführung

84

4.2. Papierkondensatoren 4.2.1. Bauformen und Werkstoffe 4.2.2. Eigenschaften 4.2.3. Anwendung

91 91 92 93

4.3. Metallpapierkondensatoren 4.3.1. Bauformen und Werkstoffe 4.3.2. Eigenschaften 4.3.3. Anwendung 4.4. Glimmerkondensatoren 4.4.1. Bauformen und Werkstoffe 4.4.2. Eigenschaften 4.4.3. Anwendung

94 94 94 96 96 96 96 97

4.5. Kunststoffoliekondensatoren 4.5.1. Bauformen und Werkstoffe 4.5.2. Eigenschaften 4.5.3. Anwendung 4.6. Keramikkondensatoren 4.6.1. Bauformen und Werkstoffe 4.6.2. Eigenschaften 4.6.3. Anwendung

98 98 99 103 103 103 105 109

4.7. Aluminium-Elektrolytkondensatoren 4.7.1. Bauformen und Werkstoffe 4.7.2. Eigenschaften 4.7.3. Anwendung 4.8. Tantal-Elektrolytkondensatoren 4.8.1. Bauformen und Werkstoffe 4.8.2. Eigenschaften 4.8.3. Anwendung

109 109 110 112 112 112 113 116

4.9. Kondensatoren mit mechanisch veränderbarem Kapazitätswert 4.9.1. Trimmer 4.9.2. Drehkondensatoren 4.10. Meßverfahren

116 116 117 118

Inhaltsverzeichnis 5.

Elektronenröhren

9 119

5.1. Einführung 5.2. Dichtegesteuerte Vakuumröhren 5.2.1. Allgemeines 5.2.2. Vakuum-Dioden 5.2.3. Vakuum-Trioden 5.2.4. Mehrgitterröhren

119 120 120 120 121 123

5.3. Laufzeitröhren 5.3.1. Allgemeines 5.3.2. Linearstrahlröhren 5.3.3. Kreuzfeldröhren

124 124 124 126

5.4. Elektronenstrahl-Wandlerröhren 5.4.1. Allgemeines 5.4.2. Farbbildröhren 5.5. Gasentladungsröhren 5.5.1. Allgemeines 5.5.2. Fotozellen und Geiger-Müller-Zählrohre 5.5.3. Glimmdioden 5.5.4. Kaltkatodenröhren 5.5.5. Ziffern- und Zeichenanzeigeröhren 5.5.6. Stromtore (Thyratrons) und Ignitrons 5.5.7. Meßverfahren

126 126 127 128 128 134 135 135 138 142 143

* 6.

Halbleiterdioden und -gleichrichter

145

6.1. Einführung 6.1.1. Allgemeines 6.1.2. Wirkungsweise 6.1.3. Systematisierung

145 145 146 151

6.2. Universaldioden 6.2.1. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe 6.2.2. Eigenschaften und Kennwerte 6.2.3. Anwendung 6.3. Leistungsgleichrichter 6.3.1. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe 6.3.2. Eigenschaften und Kennwerte 6.3.3. Anwendung

152 152 153 155 162 162 163 163

6.4. Z-Dioden 6.4.1. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe 6.4.2. Eigenschaften und Kennwerte 6.4.3. Anwendung 6.5. Kapazitätsdioden 6.5.1. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe 6.5.2. Eigenschaften und Kennwerte 6.5.3. Anwendung

168 168 168 169 173 173 173 175

6.6. Schalterdioden 6.6.1. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe 6.6.2. Eigenschaften und Kennwerte 6.6.3. Anwendung

177 177 177 178

10

Inhaltsverzeichnis

6.7. PIN-Dioden 6.7.1. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe 6.7.2. Eigenschaften und Kennwerte 6.7.3. Anwendung

179 179 179 179

6.8. Tunneldioden und Backwarddioden 6.8.1. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe '6.8.2. Eigenschaften und Kennwerte 6.8.3. Anwendung

180 180 181 182

6.9. Vierschichtdioden 6.9.1. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe 6.9.2. Eigenschaften und Kennwerte 6.9.3. Anwendung

182 182 183 184

6.10. Meßverfahren

184

7.

186

Thyristoren

7.1. Einführung 7.2. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe

186 186

7.3. Wirkungsweise und Kennwerte 7.3.1. Wirkungsweise 7.3.2. Kennwerte 7.3.3. Kennlinien 7.4. Anwendung

187 187 188 189 189

8.

195

Bipolartransistoren

8.1. Einführung 8.2. Aufbau, Bauformen, Werkstoffe 8.2.1. Systematisierung 8.2.2. Legierungstransistor 8.2.3. Planartransistor

195 197 197 198 198

8.3. Wirkungsweise und Kennwerte 8.3.1. Wirkungsweise 8.3.2. Kennwerte, Übersicht 8.3.3. Grundschaltungen 8.3.4. Kennlinien 8.3.5. Sperrspannungen, Restströme, Sättigungsspannungen 8.3.6. Vierpolparameter 8.3.7. Grenzfrequenzen 8.3.8. Schaltzeiten 8.3.9. Physikalische Ersatzschaltbilder 8.4. Anwendung 8.4.1. Vorverstärker 8.4.2. Endverstärker 8.4.3. Schalteranwendungen 8.4.4. Schwingschaltungen 8.5. Meßverfahren 8.5.1. Kennlinienaufnahme 8.5.2. Messung der Vierpolparameter

200 200 202 202 203 205 207 214 214 215 216 216 223 224 231 232 232 232

Inhaltsverzeichnis 9.

Unipolartransistoren

11 237

9.1. Einführung 9.2. Bauformen, Werkstoffe 9.3. Wirkungsweise und Kennwerte 9.3.1. Wirkungsweise von Sperrschicht-Feldeffekttransistoren 9.3.2. Wirkungsweise von Isolierschicht-Feldeffekttransistoren 9.3.3. Ersatzschaltbild und Vierpolparameter 9.3.4. Grenzfrequenz 9.3.5. Schaltverhalten 9.4. Anwendung 9.4.1. Allgemeines 9.4.2. Verstärker in Sourceschaltung 9.4.3. Verstärker in Drainschaltung 9A4. Verstärker in Gateschaltung 9.4.5. MOS-Transistoren als Schalter 9.5. Meßverfahren

237 237 238 238 240 241 242 242 242 242 242 243 244 244 246

10. Dickschicht- und Dünnschichtschaltungen 10.1. Einführung 10.2. Dickschichtschaltungen

247 247 248

10.3. Dünnschichtschaltungen

249

11. Monolithische integrierte Schaltungen 11.1. Einführung 11.2. Digitale integrierte Schaltungen und Schaltungsfamilien 11.2.1. Allgemeines 11.2.2. Transistor-Transistor-Logik (TTL) 11.2.3. Stromschaltertechnik (ECL, E2CL) 11.2.4. Integrierte Injektionslogik (I2L) 11.2.5. Gate-Array-Technologie 11.2.6. MOS-Technologien 11.3. Analoge integrierte Schaltungen 11.3.1. Allgemeines 11.3.2. Aufbau von Operationsverstärkern 11.3.3. Eigenschaften von Operationsverstärkern 11.3.4. Anwendung von Operationsverstärkern 11.3.5. Analoge integrierte Schaltungen für verschiedene Anwendungen 11.4. Anwendungsspezifische höher integrierte Schaltungen für die Konsumgüterelektronik 11.4.1. Allgemeines 11.4.2. Fernbedienung von Fernsehempfängern 11.4.3. Integrierte Schaltungen für elektronische Uhren 11.4.4. Integrierte Schaltungen für verschiedene Anwendungen 11.5. Hochintegrierte Schaltungen für Mikrocomputer 11.5.1. Allgemeines 11.5.2. Übersichtsschaltbild 11.5.3. Mikroprozessoren 11.5.4. Speicher 11.6. Meßverfahren

253 253 256 256 257 265 267 268 270 272 272 272 274 274 278 279 279 279 281 281 282 282 283 283 285 295

12

Inhaltsverzeichnis

12. Optoelektronische Bauelemente

296

12.1. Einführung 12.2. Fotodetektoren 12.2.1. Allgemeines 12.2.2. Fotowiderstände 12.2.3. Fotoelemente (Solarzellen) 12.2.4. Fotodioden 12.2.5. Fototransistoren 12.2.6. Anwendung 12.3. Fotoemitter 12.3.1. Allgemeines 12.3.2. Flüssigkristall-Anzeigeelemente (LCD) 12.3.3. Lumineszenzdioden (LED) 12.3.4. Halbleiterlaser 12.3.5. Anwendung 12.4. Optoelektronische Koppelelemente 12.4.1. Eigenschaften 12.4.2. Anwendung 12.5. Meßverfahren

296 297 297 298 299 300 301 301 302 302 303 307 309 310 310 310 311 311

13. Thermoelektrische Bauelemente

312

13.1. Einführung 13.2. Thermoelemente 13.3. Peltier-Elemente 13.4. Anwendung

312 313 314 314

14. Piezoelektrische Bauelemente

316

14.1. Einführung 14.2. Schwingquarze 14.2.1. Bauformen und Werkstoffe 14.2.2. Eigenschaften 14.2.3. Anwendung 14.3. Piezofilter 14.3.1. Bauformen und Werkstoffe 14.3.2. Eigenschaften 14.3.3. Anwendung

316 317 317 317 318 319 319 319 319

15. Galvanomagnetische Bauelemente

320

15.1. Einführung 15.2. Hallgeneratoren 15.2.1. Bauformen und Werkstoffe 15.2.2. Eigenschaften 15.2.3. Anwendung 15.3. Feldplatten 15.3.1. Bauformen und Werkstoffe 15.3.2. Eigenschaften 15.3.3. Anwendung

320 321 321 322 323 325 325 325 326

Inhaltsverzeichnis

13

16. Magnetika

328

16.1. Einführung 16.2. Ferroresonanz 16.2.1. Allgemeines 16.2.2. Anwendung 16.3. Matrixspeicher 16.3.1. Allgemeines 16.3.2. Aufbau von Speichermatrizen 16.3.3. Aufbau von Speichern 16.4. Meßverfahren

328 330 330 332 332 332 334 337 338

17. Kontaktbauelemente

339

17.1. Einführung 17.1.1. Physikalische Grundlagen 17.1.2. Bauformen 17.1.3. Funkenlöschung 17.2. Steckverbinder 17.2.1. Bauformen 17.2.2. Bezeichnung von Steckverbindern 17.3. Schalter und Tasten 17.4. Relais 17.4.1. Allgemeines 17.4.2. Neutrale Relais 17.4.3. Reedrelais 17.4.4. Weitere Relaisbauformen 17.4.5. Meßverfahren

339 339 341 343 348 348 350 350 353 353 354 355 357 357

18. Oberflächenmontierbare elektronische Bauelemente

358

18.1. Einführung 18.2. Zweipolige oberflächenmontierbare Bauelemente

358 359

18.3. Mehrpolige oberflächenmontierbare Bauelemente

361

Literaturverzeichnis

365

Sachwörterverzeichnis

373