Elektronisches Bauelement

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Der Begriff Elektronisches Bauelement (oder kurz Bauelement, auch Bauteil) bezeichnet in der Elektrotechnik und der Elektronik verwendete Bauteile zum Aufbau von elektronischen Baugruppen und Schaltungen.

[Bearbeiten] Funktionsweise

Elektronische Bauelemente nutzen die Grundgesetze des elektrischen Feldes und des magnetischen Feldes, um bestimmte, gewünschte funktionale Zusammenhänge zwischen der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke herzustellen.

Viele Bauteile nutzen dazu den magnetischen Fluss stromdurchflossener Leiter, den elektrischen Widerstand, festkörperphysikalische Eigenschaften von Halbleitermaterialien oder die Hin- und Zurückwandlung elektrischen Stromes in Infrarot oder Körperschall.

Weitere elektronische Bauelemente dienen der Wandlung von oder in nichtelektrische Größen (z. B. Licht, Schall, Magnetismus, Kraft, Temperatur). Beispiele sind Fotodioden, Leuchtdioden, Signalgeber, Thermistoren, Piezoelemente oder Dehnmessstreifen.

Die Zusammenschaltung von Bauelementen und elektrischen Leitungen ergibt eine elektrische Schaltung, Platine oder Baugruppe. Daher wird vielfach auch von einem Bauelement als kleinstem funktionalen Element einer elektrischen Schaltung gesprochen - die Innenschaltung und Funktion enthaltener integrierter Schaltkreise wird nicht ausführlich dargestellt, sondern lässt sich nur anhand ihrer Typenbezeichnung spezifizieren.

[Bearbeiten] Klassen

Es ist üblich, elektronische Bauelemente in verschiedene Klassen zu unterteilen:

Passive Bauteile sind jene, die keine Verstärkerwirkung zeigen (z. B. Widerstände)
Aktive Bauelemente zeigen in irgendeiner Form eine Verstärkerwirkung des Nutzsignales (z. B. Transistoren)

Beide Klassen werden ihrerseits in lineare und nichtlineare Bauelemente unterteilt:

Lineare Bauelemente genügen dem Superpositionsprinzip. Diese Bauteile weisen einen im wesentlichen linearen Zusammenhang zwischen bestimmten Größen (meist Strom und Spannung oder deren zeitlichen Ableitungen) unter den spezifizierten Anwendungsbedingungen auf. Beim Betrieb mit Wechselspannung oder -strom wirkt sich das z. B. so aus, dass im Ausgangssignal keine weiteren Frequenzen vorkommen als im Eingangsignal.
Nichtlineare Bauteile haben eine erwünschte Nichtlinearität. Zum Beispiel leitet eine Gleichrichterdiode nur in einer Richtung Strom, während sie sich bei entgegengesetzter Polarität der anliegenden Spannung nahezu wie ein Isolator verhält.

Ein elektronisches Bauteil, welches nur aus einer einzigen Funktionseinheit besteht, bezeichnet man als diskret. Demgegenüber sind u. a. in Integrierten Schaltkreisen mehrere gleichartige oder unterschiedliche Funktionseinheiten zu einem komplexen Bauelement vereint.

[Bearbeiten] Passive Bauelemente (Beispiele)

Linear:

Widerstand
Kondensator
Spulen, insbesondere Luftspulen
Transformatoren

nicht linear:

Dioden
Thermistoren, Einschaltstrombegrenzer (NTC)
Sättigungsdrosseln

Spulen, Transformatoren sowie andere dem Induktionsgesetz gehorchende Bauteile (Drosseln, Transduktoren, Speicherübertrager, usw.) werden auch induktive Bauelemente genannt.

Anmerkung: Weitere Bauteile wie Schalter, Steckverbinder und Kabel werden eher zu den elektrischen bzw. elektromechanischen als den elektronischen Bauteilen gerechnet.

[Bearbeiten] Aktive Bauelemente (Beispiele)

linear:

Transistoren, wenn sie in einem linaren Bereich ihrer Kennlinie betrieben werden (z. B. als Wechselspannungsverstärker)
Spannungsquelle, z. B. eine Batterie
sog. Konstantstromquellen - integrierte Schaltkreise zur Lieferung eines stabilisierten Stromes.
Verstärkerschaltkreise, z. B. Operationsverstärker zur analogen Addition und Subtraktion sowie Audioverstärker-IC

nichtlinear:

Transistoren, wenn sie z. B. als Schalter betrieben werden
Transduktoren (Magnetverstärker)
Thyristoren
digitale Schaltkreise
analoge Schaltkreise, die höhere Rechenoperationen ausführen (z. B. Multiplikation oder Logarithmieren)

Einen Sonderfall bilden Tunneldioden und Gunndioden, diese besitzen keine separaten Signalaus- und Eingänge wie andere aktive Bauelemente. Sie können jedoch zur Schwingungserzeugung (Erzeugung von hochfrequentem Wechselstrom aus Gleichstrom) genutzt werden und gehören daher mit einer gewissen Berechtigung zu den aktiven Bauelementen.