Es gibt 13 grundlegende elektronische Bauteile, und viele von ihnen haben Unterkategorien. In diesem Artikel werden wir auf alle dreizehn eingehen. Elektronische Bauteile werden zunächst in zwei Kategorien unterteilt - passive und aktive. Wie Wikipedia erklärt, „ist ein elektronisches Bauteil jedes einfache diskrete Gerät oder physische Element in einem elektronischen System , das dazu dient, Elektronen oder die mit ihnen verbundenen Felder zu beeinflussen”.

 

Die 13 Bauteiltypen sind:

1. Schalter

2. Widerstände

3. Kondensatoren

4. Transistoren

5. Dioden

6. Spulen

7. Relais

8. Batterien

9. Leistungsschalter

10. Motoren

11. Sicherungen

12. Transformatoren

13. Integrierte Schaltkreise

 

Schalter schalten elektronische Ströme ein und aus oder leiten Ströme durch andere Schaltungen - mit Varianten wie Wippschaltern, Drucktastern, Kippschaltern und den verschiedenen Optionen für Pole und Schaltstellungen - es gibt jede Menge Schalter. Es gibt zwei Varianten - mechanisch und elektrisch - und beide können beim Bau elektronischer Bauteile verwendet werden. Schalter haben 2 wichtige Kennwerte - die Spannung, die die höchste Spannung angibt, die anliegen kann, bevor Kurzschlüsse und Lichtbogenüberschläge auftreten, und die Leistung, die die maximale Leistung festlegt, die ein Bauteil im Betrieb verarbeiten kann - dies wird üblicherweise in Voltampere (VA) oder Watt gemessen.

 

Widerstände steuern die Spannung in einem Stromkreis, die in Ohm gemessen wird, und der Widerstandswert lässt sich anhand der farbigen Streifen auf dem Widerstand bestimmen. Es gibt zahlreiche Arten von Widerständen, darunter drahtgewickelte, oberflächenmontierte, variable, Metall-, Dickschicht- und Dünnschichtwiderstände. Wie Wikipedia erklärt, „ein Widerstand ist ein passives elektrisches Bauteil mit zwei Anschlüssen, das den elektrischen Widerstand als Schaltungselement realisiert. In elektronischen Schaltungen werden Widerstände unter anderem verwendet, um den Stromfluss zu reduzieren, Signalpegel anzupassen, Spannungen zu teilen, aktive Elemente vorzuspannen und Übertragungsleitungen abzuschließen”.

 

Kondensatoren speichern elektrische Energie, die genutzt werden kann, wenn die Spannung in einem Stromkreis abfällt. Kondensatoren wurden früher auch als Kondensatoren (im Sinne von „Condensern“) bezeichnet. Anders als Widerstände geben Kondensatoren keine großen Energiemengen ab, und ein idealer Kondensator würde gar keine verlieren. Die Leidener Flaschen waren frühe Kondensatoren - sie wurden 1746 entwickelt. Jeder Kondensator besitzt 2 Leiter, die durch einen nichtleitenden Bereich getrennt sind. Sie können geladen und entladen werden und werden in Farad (F) sowie den Varianten Piko (pF) und Nano (nF) gemessen.

 

Die frühesten Transistoren wurden 1947 in den Bell Labs entwickelt und brachten John Bardeen und Walter Brattain 1956 den Nobelpreis für Physik ein. Drei Jahre später wurde der MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) ebenfalls in den Bell Labs von Mohamed Atalla zusammen mit Dawon Kahng erfunden. Der MOSFET ist heute der am weitesten verbreitete Transistor und ist zum grundlegenden Baustein der modernen Elektronik geworden. Interessanterweise ist das Wort Transistor eine Kurzform von transresistance. Das Bauteil ersetzte in den meisten Fällen die Kathodenröhre (Vakuumröhren), da es kleiner war, mehr Hitze vertrug und weniger Leistung benötigte.

 

Dioden leiten den elektrischen Strom, indem sie ihn in eine Richtung fließen lassen, ihn aber in die andere Richtung blockieren. Sie haben in einer Richtung (der blockierten) einen hohen Widerstand und in der anderen einen niedrigen. Diese Richtungen werden als Durchlassrichtung (für den niedrigen oder null Widerstand) und Sperrrichtung für die blockierte Richtung (bzw. mit hohem Widerstand) bezeichnet. Frühe Dioden waren Vakuumröhrengeräte und haben sich je nach benötigtem Einsatzzweck zu einer Vielzahl unterschiedlicher Dioden weiterentwickelt. Thermische Dioden, Halbleiterdioden, Kristalldioden, Lawinendioden, Laserdioden und die bekannte LED (Leuchtdiode) sind nur einige der verschiedenen Diodenarten.

 

Spulen speichern Energie, wenn eine elektrische Ladung durch ein Magnetfeld fließt. Sie sind elektronische Bauteile mit zwei Anschlüssen. Wie im Faradayschen Induktionsgesetz beschrieben, führt jede Veränderung im magnetischen Umfeld einer Drahtspule dazu, dass in der Spule eine Spannung (EMK) „induziert” wird. Sie werden vor allem in Wechselstromgeräten und Radios eingesetzt - dort lassen sie Gleichstrom durch und blockieren Wechselstrom.

 

Relais sind elektrisch betätigte Schalter, die ursprünglich im Telegrafensystem eingesetzt wurden. Aufgrund ihrer Ein-Aus-Natur wurden Relais früh in der Computerindustrie sowie im Telefonwesen eingesetzt. Sie wurden für logische Operationen in Computern verwendet, da sie im Grunde nach einer 1-und-0-Methode arbeiten. „Ein einfaches elektromagnetisches Relais besteht aus einer Drahtspule, die um einen Weicheisenkern (einen Solenoid) gewickelt ist, einem Eisenjoch, das einen magnetischen Fluss mit geringem Widerstand ermöglicht, einem beweglichen Eisenanker sowie einem oder mehreren Kontaktsätzen,” stellt Wikipedia fest.

 

Batterien speichern und geben elektrische Energie ab - wiederaufladbare Batterien können dies mehrmals tun. Batterien gibt es in unterschiedlichen Größen, und sie verwenden verschiedene Metalle, von Zink über Silberoxid bis hin zu Lithium. Sie sind zudem sehr vielseitig einsetzbar - so wurden Batterien bereits auf dem Mond und am Grund des Ozeans eingesetzt.

 

Leistungsschalterwerden, wie der Name schon sagt, zum Unterbrechen von Stromkreisen verwendet. Im Grunde fungieren Leistungsschalter als Schalter, die den Fluss des elektrischen Stroms steuern. Dieser Schutz des Stromkreises vorThomas Edison meldete 1890 im Rahmen seines Stromverteilungssystems ein Patent für eine Sicherung an Stromüberlastung oder Kurzschluss unterscheidet sich von einer Sicherung, die nur einmal verwendet werden kann. Leistungsschalter können zurückgesetzt werden und haben dadurch eine deutlich längere Lebensdauer sowie geringere Kosten. Thomas Edison war an der Entwicklung früher Leistungsschalter beteiligt. „Leistungsschalter werden sowohl nach dem normalen Strom, den sie führen sollen, als auch nach dem maximalen Kurzschlussstrom bewertet, den sie sicher unterbrechen können. Dieser letztere Wert ist das Ampere-Unterbrechungsvermögen (AIC) des Schalters.” 

 

Motorenwandeln elektrische Energie in mechanische Energie um (andere Motortypen wandeln andere Energieformen um). Der Prozess beruht auf  der Wechselwirkung zwischen Magnetfeldern und stromdurchflossenen Leitern und wurde erstmals 1821 beschrieben und im Laufe des 19. Jahrhunderts weiterentwickelt und gebaut. Je effizienter der Prozess, desto weniger Kilowatt werden benötigt, um sie zu betreiben. 

 

Sicherungen schützen elektrische Schaltkreise vor Überlastung und sind Einwegdrähte oder -streifen aus Metall. Sie bestehen aus Metallen wie Silber, Kupfer, Zink und Aluminium mit vorhersehbarem Widerstand. Sicherungen werden anstelle von Leistungsschaltern eingesetzt, sind die ältere der beiden Technologien und wurden entwickelt, um die frühe Telegrafenindustrie vor Blitzeinschlägen zu schützen. Thomas Edison meldete 1890 im Rahmen seines Stromverteilungssystems ein Patent für eine Sicherung an.

 

Transformatoren übertragen elektrische Energie von einem Stromkreis auf einen anderen (und sogar auf mehrere Stromkreise). Die elektromagnetische Induktion wurde von Faraday und anderen entwickelt. Die Induktionsspule war der erste in Serie gefertigte Transformator, gebaut 1836 in Irland, fünf Jahre nachdem Faraday die EMK und die Induktion beschrieben hatte. Das ZBD-Team, bestehend aus Károly Zipernowsky, Ottó Bláthy und Miksa Déri bei den Ganz-Werken in Ungarn, revolutionierte die Transformatoren, indem es die erste gekapselte Einheit baute.

 

Integrierte Schaltkreise oder Mikrochips sind Sätze elektrischer Schaltungen auf einem kleinen Halbleitermaterial. Die sehr geringe Größe und die Fähigkeit zur „Massenproduktion, Zuverlässigkeit und der baukastenartige Ansatz beim Schaltungsdesign haben die rasche Verbreitung standardisierter ICs anstelle von Konstruktionen mit diskreten Transistoren sichergestellt. ICs werden heute praktisch in allen elektronischen Geräten eingesetzt und haben die Welt der Elektronik revolutioniert. Computer, Mobiltelefone und andere digitale Haushaltsgeräte sind heute untrennbare Bestandteile der Struktur moderner Gesellschaften, ermöglicht durch die geringe Größe und die niedrigen Kosten von ICs”.

 

Es gibt zwei grundlegende Arten von integrierten Schaltkreisen, analoge und digitale. Analoge ICs wären integrierte Schaltkreise, die im analogen Bereich arbeiten (Verstärker, Spannungsregler usw.). Digitale ICs würden Logikgatter, Mikrocontroller und Mikroprozessoren umfassen.

 

Mikrocontroller sind kleine Computer auf einem Metall-Oxid-Halbleiter-Schaltkreischip und werden in mobilen Geräten wie Medizingeräten, Fernbedienungen, Haushaltsgeräten und anderen einbettbaren Geräten eingesetzt. Mikrocontroller stehen in Verbindung mit dem Transistor und sind ein weiteres elektronisches Bauteil, das dem Mooreschen Gesetz unterliegt. MOS-Transistoren (wie Mikrocontroller auch genannt werden) wurden erstmals in den frühen 1970er Jahren entwickelt und werden für eine Vielzahl von Produkten verwendet. Die Möglichkeit, MCUs vorzuprogrammieren, ermöglicht es der Fertigung jedoch, die Kosten zu senken, da sie in großen Stückzahlen hergestellt werden können.

 

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