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Elektronik (Einführung)

Die Elektronik ist heute das Hauptgebiet der Elektrotechnik und ist gekennzeichnet durch den Einsatz von Elementen, die sich nicht linear verhalten.

Was bedeutet das Wort Elektronik?

Der Begriff setzt sich aus Wortteilen des „Elektron“ und der „Technik“ zusammen. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf Elektron, das griechische Wort für Bernstein. An dem versteinerten Baumharz wurden schon in der griechischen Antike Experimente bezüglich Elektrizität durchgeführt. Diesen frühen Arbeiten zu Ehren wurden im 19. Jahrhundert die negativ geladenen Elementarteilchen in der Hülle von Atomen oder Ionen erstmals als Elektronen bezeichnet. Die Leitfähigkeit und deren Steuerbarkeit sind die Grundlage für die Elemente in der Elektronik.

Auch die herkömmliche Elektrik oder Elektrotechnik ist abhängig von den Elektronen, allerdings wird in diesem Bereich vor allem deren lineares Verhalten genutzt.

Was bedeutet lineares und nichtlineares Verhalten?

In der Elektrotechnik besitzen die meisten eingesetzten Elemente ein lineares Verhalten, das bedeutet, das sich die elektrischen Größen wie Spannung und Stromstärke in diesen Elementen gleichmäßig zueinander verhalten. Es kommt zu keinen oder nur geringfügigen Verzerrungen. Ein einfaches Beispiel ist ein normaler Lichtschalter, der den angelegten Strom in Spannung und Stärke entweder unverändert zum Leuchtmittel weiterleitet oder nicht, je nach Schaltstellung. Im Grunde basiert die Elektrotechnik weitgehend auf mechanischen Vorgängen.

In der Elektronik besitzen die Elemente entweder aufgrund ihrer Zusammensetzung oder aufgrund von äußeren Einflüssen ein nichtlineares Verhalten. So zum Beispiel eine Diode, die in die eine Richtung Strom fließen lässt und, wenn sich die Polung umkehrt, den Strom selbständig unterbricht.

Die Anfänge der Elektronik

Im Jahr 1873 entdeckte der britische Ingenieur Willoughby Smith, das das Element Selen unter Lichteinfluss elektrisch leitfähig wird. In den folgenden Jahrzehnten kamen immer mehr Stoffe hinzu, die unter bestimmten Umständen elektrisch reagierten. Ein Meilenstein war dabei der Einsatz von Siliziumkristallen, die bis heute eine bestimmende Größe in der Elektronik darstellen. Das aus Konrad Zuses Rechenmaschine in der Größe eines Ferienbungalows letztlich ein Smartphone in der Hosentasche wurde, dass dazu noch um Längen leistungsfähiger ist, beruht zu einem erheblichen Teil auf den Eigenschaften des Siliziumkristalls.

Elektronik und Elektrotechnik sind immer stärker miteinander verzahnt

Reine Elektrotechnik, die nur aus linear funktionierenden Elementen besteht, gibt es heute kaum noch, ob nun im Bauwesen oder der Geräte- und Maschinentechnologie, den beiden hauptsächlichen Einsatzbereichen für Elektronik und Elektrotechnik. Früher oder später werden sich diese bisher zumindest theoretisch getrennt geführten Bereiche vereinen, wobei vorstellbar ist, dass hierbei der relativ neue Bereich der Informationstechnologie eine führende Rolle übernehmen wird.

Quizfragen zum Thema

1. Was ist ein Halbleiter?

   Ein Element mit metallischen und nichtmetallischen Eigenschaften, in der Elektronik auch Heißleiter genannt, der temperaturabhängig angeregt wird.

2. Nenne mindestens zwei Teilgebiete der Elektronik?

   • Analogelektronik
   • Digitalelektronik
   • Mikroelektronik
   • Leistungselektronik
   • Optoelektronik

3. Welcher Unterschied besteht zwischen aktiven und passiven Bauelementen?

   Aktive Elemente sind steuerbar, passive Elemente sind nicht oder nur bedingt steuerbar

4. Wann und in welchen elektronischen Bauelementen tritt der sogenannte parasitäre Effekt auf?

   Ein Effekt, der bei hohen Frequenzen in sogenannten realen Bauelementen auftritt, speziell in Kondensatoren.

5. Welche Funktion übernimmt ein realer Widerstand?

   Ein realer Widerstand ist ein Spannungsbegrenzer

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