Sexl Physik 7, Schulbuch

| 96 Experiment: Kennlinie einer Diode 96.1 Du brauchst: Diode, Lämpchen (zur Anzeige des Stroms), Spannungsquelle, Volt- meter, Amperemeter Was ist zu tun: In einen Stromkreis wird eine Diode in Durchlassrichtung eingebaut. Erst wenn die anliegende Spannung einen bestimmten Mindestwert (Schwellenspan- nung) überschreitet, beginnt Strom zu fließen. Diese Schwellenspannung ist nötig, da- mit die Ladungsträger die Sperrschicht der Diode überwinden können. Untersuche mit Hilfe der Schaltung in 96.1 das Verhältnis von Stromstärke zu Spannung einer LED und stelle die Kennlinie grafisch dar. Welchen Unterschied zu Ohm’schen Widerständen kannst du feststellen? (Beachte: Die Maximalstromstärke für LEDs beträgt ca. 20 mA. Reguliere die Spannung vorsichtig!) Experiment: Gleichrichtung von Wechselspannungen 96.2 Du brauchst: Wechselspannungsquelle (1 Hz), 2 Dioden, 2 Lämpchen Was ist zu tun? Baue die Versuchsanordnung wie in 96.5 auf (die Lämpchen werden als Arbeitswiderstände seriell zu den Dioden geschaltet)! Du kannst beobachten, dass die beiden Lämpchen abwechselnd aufleuchten. Versuche anhand der Beobachtung zu erklären, warum man hier von einer Gleichrich- tung von Wechselspannung sprechen kann! Was kann man beobachten, wenn eine Diode durch einen Kondensator ersetzt wird? Zeichne ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf der Spannung abgebildet wird! ~1 Hz 96.5 ~ 1 Hz 96.6 Untersuche, überlege, forsche: Brückenschaltung 96.1 Du brauchst: Wechselspannungsquelle (1 Hz), 4 Dioden (oder LEDs), 1 Lämpchen Was ist zu tun? Baue die Schaltung wie in 96.6 auf! Was kannst du beobachten? Die Schaltung dient zur Ausnutzung beider Halbwellen der Wechselspannung. Zeichne ein Spannungs-Zeit-Diagramm, das die Ausnutzung beider Halbwellen der Wechsel- spannung darstellt! Dioden bestehen aus n-leitendem und p-leitendem Material. Sie können in Sperrrichtung oder in Durchlassrichtung geschaltet werden. Der Transistor Bereits in den späten dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts begann w illiaM S hockley (1910–1989), ein junger Physiker im Forschungslabor der amerikanischen Firma Bell, die Suche nach einer elektronischen Schalteinheit, mit der die elektro- mechanischen Schalter in den damaligen Telefonzentralen ( 96.2 ) ersetzt werden konnten. Shockley wandte sich der Halbleiterphysik zu. Seine Forschungen wurden durch den Zweiten Weltkrieg unterbrochen. Gemeinsam mit J ohn B ardeen (1908– 1991) und w alter B rattain (1902–1987) gelang ihm 1947 mit der Entwicklung des Spitzentransistors der entscheidende Durchbruch. 1948 folgte der robustere Flä- chentransistor , und damit war die Schwelle zum Zeitalter der Mikroelektronik überschritten. 1956 wurden die drei Forscher mit dem Nobelpreis ausgezeichnet – Bardeen erhielt ihn noch ein zweites Mal für die Erklärung der Supraleitung. – + A V R = 100  3 V 96.1 Zu Experiment 96.1 Halbleiterbauelemente sind nicht unzer- störbar. Durch die geringen Abmessungen wirkt sich die thermische Verlustleistung stark aus. Die Bauteile werden sehr heiß. Gerade bei Mikroprozessoren werden da- durch der Miniaturisierung Grenzen ge- setzt. 96.2 Installation einer mechanischen Telefonwählzentrale 96.3 Der erste Transistor (1947): Ein drei- eckiger Isolator drückt zwei eng benachbarte Goldkontakte gegen ein Germaniumplättchen, das auf einer metallischen Kontaktfläche (dritte Elektrode) liegt. Kollektor (C) Basis (B) Emitter (E) npn-Transistor Basis (B) Kollektor (C) Emitter (E) pnp-Transistor 96.4 Schaltsymbole für Transistoren (Der Pfeil zeigt jeweils in Durchlassrichtung – technische Stromrichtung) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv