Diode und Transistor in einfachen Schaltungen
Eine Diode lässt Strom nur in einer Richtung durch. Ein Transistor steuert einen großen Strom mit einem kleinen.
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.
| Bauteil | Schaltzeichen | Wirkung |
|---|---|---|
| Diode | Dreieck mit Strich | Strom nur in Durchlassrichtung |
| LED | Diode mit Pfeilen | leuchtet in Durchlassrichtung |
| Transistor | Basis, Kollektor, Emitter | kleiner Basisstrom schaltet großen Strom |
Einen Vorwiderstand berechnen
- Gegeben: Batterie 9 V, rote LED 2 V bei 20 mA.
- Am Widerstand liegen 9 V − 2 V = 7 V.
- R = U : I = 7 V : 0,02 A.
- 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
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.
- Prüfe die Batterie.
- Prüfe Kabel und Steckkontakte.
- Prüfe, ob LED und Diode richtig herum sitzen.
- Miss die Spannung an den Bauteilen.
Mit einem Bild erklärt
| Fehler | Mögliche Ursache |
|---|---|
| LED leuchtet nicht | falsch herum eingesetzt, Batterie leer, Kontakt lose |
| LED sehr hell, dann defekt | Vorwiderstand fehlt |
| Lampe schaltet nie ein | Basis ohne Strom, Fotowiderstand und fester Widerstand vertauscht |
Zur Grundlage zurück
- Sensoren: aus Messgrößen werden Signale – Du kennst den Lichtsensor.
- Der elektrische Widerstand – Du kennst den Widerstand.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Denke an die Einbahnstraße.
Lösung ansehen
Lösung: in der Durchlassrichtung
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.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Ein kleiner Strom steuert einen großen Strom.
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Lösung: Stimmt nicht
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Lösung: Basis, Kollektor, Emitter
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Lösung: ob die Batterie in Ordnung ist
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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.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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