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Physik

Diode und Transistor in einfachen Schaltungen

Eine Diode lässt Strom nur in einer Richtung durch. Ein Transistor steuert einen großen Strom mit einem kleinen.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann die Funktion einer Diode erklären.
  • Ich kann beschreiben, wie ein Transistor als Schalter arbeitet.
  • Ich kann Fehler in einfachen Schaltungen systematisch eingrenzen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Sensoren: aus Messgrößen werden Signale, Der elektrische Widerstand

Eine Diode ist ein Bauteil mit zwei Anschlüssen. Sie lässt Strom nur in einer Richtung durch, der Durchlassrichtung. In der Sperrrichtung fließt kein Strom. Im Schaltplan zeigt das Dreieck in die technische Stromrichtung. Bei einer Silizium-Diode fließt erst ab etwa 0,7 V nennenswert Strom. Eine Leuchtdiode (LED) ist eine Diode, die leuchtet. Sie braucht einen Vorwiderstand. Beispiel: Eine rote LED braucht etwa 2 V bei 20 mA. An einer 9-V-Batterie liegen dann 7 V am Widerstand: R = 7 V : 0,02 A = 350 Ω. Ein Transistor hat drei Anschlüsse: Basis, Kollektor und Emitter. Ein kleiner Strom an der Basis steuert einen großen Strom zwischen Kollektor und Emitter. So wirkt er als Schalter oder Verstärker. Fließt kein Basisstrom, sperrt er. Beispiel: Ein Dämmerungsschalter. Ein fester Widerstand liegt zwischen Pluspol und Basis. Der Fotowiderstand liegt zwischen Basis und Minuspol. Im Dunkeln ist er groß, die Basisspannung steigt, der Transistor leitet, und die Lampe leuchtet. Bei Helligkeit ist der Fotowiderstand klein, die Basisspannung sinkt, und die Lampe bleibt aus. Findest du in einer Schaltung einen Fehler, gehst du Schritt für Schritt vor: Quelle prüfen, Verbindungen prüfen, Bauteilrichtung prüfen, Spannungen messen. Versuche macht man nur mit der Lehrkraft und mit Batterien.

Bauteile in Grundschaltungen.
BauteilSchaltzeichenWirkung
DiodeDreieck mit StrichStrom nur in Durchlassrichtung
LEDDiode mit Pfeilenleuchtet in Durchlassrichtung
TransistorBasis, Kollektor, Emitterkleiner Basisstrom schaltet großen Strom

Einen Vorwiderstand berechnen

  1. Gegeben: Batterie 9 V, rote LED 2 V bei 20 mA.
  2. Am Widerstand liegen 9 V − 2 V = 7 V.
  3. R = U : I = 7 V : 0,02 A.
  4. R = 350 Ω. Man nimmt den nächstgrößeren üblichen Wert, 390 Ω.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Diode: Einbahnstraße für Strom.

Transistor: kleiner Strom schaltet einen großen.

LED: immer mit Vorwiderstand.

Ein Beispiel

Beispiel

Die Diode wirkt wie ein Rückschlagventil in einer Wasserleitung. Der Transistor ist wie ein Wasserhahn, den ein kleiner Hebel steuert.

Schritt für Schritt

Du suchst einen Fehler in einer Schaltung.

  1. Prüfe die Batterie.
  2. Prüfe Kabel und Steckkontakte.
  3. Prüfe, ob LED und Diode richtig herum sitzen.
  4. Miss die Spannung an den Bauteilen.

Mit einem Bild erklärt

FehlerMögliche Ursache
LED leuchtet nichtfalsch herum eingesetzt, Batterie leer, Kontakt lose
LED sehr hell, dann defektVorwiderstand fehlt
Lampe schaltet nie einBasis ohne Strom, Fotowiderstand und fester Widerstand vertauscht

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Wann leitet eine Diode?
Zeig mir den ersten Schritt

Denke an die Einbahnstraße.

Lösung ansehen

Lösung: in der Durchlassrichtung

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Eine LED (2 V, 20 mA) hängt an 5 V. Wie groß muss der Vorwiderstand in Ω sein?

Zeig mir den ersten Schritt

5 V − 2 V = 3 V am Widerstand.

Lösung ansehen

Lösung: 150

R = 3 V : 0,02 A = 150 Ω.

Tipp: Bei einem Fehler: Eine Sache nach der anderen prüfen. Zuerst die Quelle, dann die Bauteile.

Merksatz: Diode: Strom nur in Durchlassrichtung. LED: Vorwiderstand nötig. Transistor: kleiner Basisstrom schaltet großen Strom.

Typischer Fehler: Viele schließen eine LED direkt an eine Batterie an. Ohne Vorwiderstand fließt zu viel Strom, und die LED geht kaputt.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wofür braucht man einen Transistor in einer Schaltung?
Lösung ansehen

Lösung: Ein kleiner Strom steuert einen großen Strom.

Frage 2 Eine LED darf man direkt an eine 9-V-Batterie anschließen.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 3 Wie heißen die drei Anschlüsse eines Transistors?
Lösung ansehen

Lösung: Basis, Kollektor, Emitter

Frage 4 Eine LED leuchtet nicht. Was prüfst du als Erstes?
Lösung ansehen

Lösung: ob die Batterie in Ordnung ist

Frage 5 Bei einer Messung an einer Diode fließen bei 0,4 V etwa 0 mA und bei 0,7 V etwa 10 mA. Was zeigt das?
Lösung ansehen

Lösung: Die Diode leitet erst ab einer bestimmten Spannung.

Geschafft

Diode und Transistor sind Grundbauteile der Elektronik. Mit ihnen baut man Schalter, Verstärker und Gleichrichter. Ein Gleichrichter macht aus Wechselstrom Gleichstrom.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Sensoren, Signale und Funk

Kurz erklärt, 52 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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