£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