Lernfeld 6 · Prüfung Teil 2

Kennlinien, Bauformen und Datenblätter

Kennlinien, Bauformen und Datenblätter elektronischer Bauelemente: Grenz- und Kennwerte, englische Begriffe, Verlustleistung und Ersatztypen.

13 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Lineare Bauelemente wie Schichtwiderstände haben eine gerade Strom-Spannungs-Kennlinie durch den Ursprung. Nichtlineare Bauelemente wie Dioden, Z-Dioden und Varistoren ändern ihren Widerstand stark mit der Spannung; Heißleiter (NTC) und Kaltleiter (PTC) mit der Temperatur. Eine Siliziumdiode leitet ab etwa 0,6 bis 0,7 V, eine Z-Diode hält in Sperrrichtung ihre Z-Spannung, wenn ein Vorwiderstand den Strom begrenzt.

Datenblätter sind meist englisch und gliedern sich in Grenzwerte (Absolute Maximum Ratings), die nie überschritten werden dürfen, und Kennwerte (Electrical Characteristics), die das Verhalten unter Messbedingungen beschreiben. Achte auf die Bedingungen: Der Durchlasswiderstand eines MOSFET steigt mit der Temperatur deutlich, deshalb rechnest du die Verlustleistung mit dem warmen Wert. Wärmewiderstände wie Sperrschicht zu Umgebung oder Sperrschicht zu Gehäuse brauchst du für die Kühlung.

Bauformen reichen von bedrahteten Gehäusen (THT) bis zu kleinen SMD-Chips. Für Kondensatoren gilt: Keramik (MLCC) zum Abblocken direkt am IC, Elektrolytkondensatoren für große Kapazitäten mit Blick auf Polung, Nennspannung, Temperatur und ESR. Ist ein Bauteil abgekündigt, suchst du über Datenbanken und Distributoren einen Ersatz mit passendem Gehäuse, gleichen oder besseren Grenzwerten und gesicherter Lieferbarkeit.

Das solltest du dir merken

Grenzwerte sind Grenzen, Kennwerte beschreiben das Verhalten bei Messbedingungen.
Der Durchlasswiderstand eines MOSFET kann warm um mehr als die Hälfte steigen.
Im Brückengleichrichter liegen immer zwei Dioden im Strompfad.
Ein Elko ist gepolt, seine Lebensdauer hängt stark von der Temperatur ab.
Ein Ersatztyp braucht passendes Gehäuse, Pinbelegung und mindestens gleiche Grenzwerte.

Formeln

Durchlassverluste eines MOSFET: $P = I_{D}^{2} \cdot R_{DS(on)}$; $P$ Verlustleistung in W, $I_{D}$ Drainstrom in A, $R_{DS(on)}$ Durchlasswiderstand bei Betriebstemperatur in $Ω$
Verluste eines Brückengleichrichters (Näherung): $P \approx 2 \cdot U_{F} \cdot I$; $P$ Verlustleistung in W, $U_{F}$ Durchlassspannung einer Diode in V, $I$ Gleichstrom zur Last in A

Typische Fehler in der Prüfung

Mit dem Durchlasswiderstand bei 25 °C statt mit dem warmen Wert gerechnet.
Einen typischen Kennwert als garantierten Grenzwert gelesen.
Beim Brückengleichrichter nur eine Diode im Strompfad gezählt.
Einen NTC mit einem Pt1000 verwechselt, weil beide Temperaturfühler sind.

Tipps aus der Werkstatt

Lies im Datenblatt zuerst die Bedingungen neben dem Wert. Der Durchlasswiderstand eines MOSFET gilt meist bei 25 °C und steigt im warmen Betrieb deutlich. Grenzwerte (Absolute Maximum Ratings) darfst du nie erreichen, Kennwerte beschreiben nur das typische Verhalten.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Kennlinien, Bauformen und Datenblätter“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Geräte und Systeme (2003 i. d. F. 2018), Lernfeld 6 (Elektronische Baugruppen von Geräten konzipieren, herstellen und prüfen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.