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Telekosmos-Praktikum

Teil 1
• Title
• Heinz Richter
• Inhaltsverzeichnis
• Wichtige Hinweise
• Auswahl von Geräten
• Einleitung
A. Wir richten unser Experimentierlabor ein
B. Elektrotechnik, in Versuchen erlebt
C. Mit Halbleiterdioden auf du und du
D. Mit dem Transistor ist alles zu machen
Schlusswort
Anhang
I. Anwelsung zum Aufbau
II. Anleitung zum Prüfen und Reparieren von Einzelteilen
• Versuchsverzeichnis
• Stichwortverzeichnis
• Accessories
• Norm-Schaltzeichen nach DIN

VII. Wir steuern mit Lichtstrahlen

Bei der Photoelektronik steht die Steuerung mit Lichtstrahlen im Vordergrund. Aus der Tatsache, daß man auf dem Umweg über elektronische Hilfsmittel mit Lichtstrahlen zaehlen, steuern, regeln, sortieren, abtasten, überwachen, stabilisieren, kontrollieren usw. kann, ergeben sich zahlreiche und äusserst wichtige praktische Anwendungen. In diesem Abschnitt wollen wir uns nur die Grundtatsachen und einige interessante Anwendungen der Photoelektronik vor Augen führen.

1. Lichtwandler - gar nicht geheimnisvoll

Der Mittler zwischen dem Licht bzw. der Optik und dem elektrischen oder elektromechanischen Teil einer photoelektronischen Anlage ist ein Organ, das unter dem Einfluss des Lichtes seine elektrischen Daten ändert. Es seien vorerst kurz diejenigen "Lichtwandler" aufgezaehlt, die wir in unserem Experimentierkasten nicht verwenden. Zunaechst gibt es Hochvakuum-Photozellen sowie solche mit Gasfuellung. Es handelt sich dabei um zwei Elektroden, die sich entweder im Vakuum oder einem mit stark verduenntem Gas gefuellten Behälter gegenüberstehen. Die eine Elektrode (Kathode) ist so praepariert, daß sie unter dem Einfluss von Licht Elektronen auszusenden vermag. Durch Anlegen einer Spannung können die Elektronen abgesaugt werden und bilden in einem äusseren Stromkreis einen Strom. Verschwindet die Belichtung, so entfällt auch der Strom. Diese Photozellen, die auf dem "äusseren photoelektrischen Effekt" beruhen, sind in ihrer Bedeutung heute gegenüber den Halbleitertypen in den Hintergrund getreten. Zu diesen zaehlen zunaechst die sogenannten Photoelemente, Halblelterzellen bestimmten Aufbaues, die unter dem Einfluss einer Belichtung von selbst elektrische Spannung liefern. Es kommen verschiedene Stoffe, beispielsweise Kupferoxydul, Selen, Silizium oder Germanium in Betracht. Belichtet man solch ein Photoelement, so liefert es infolge recht komplizierter elektronischer Vorgaenge in seinem Inneren eine Spannung meist unter 1 V, mit der man einen elektrischen Steuervorgang ausloesen kann. Weiterhin gibt es die sogenannten Photodioden, die heute aus Germanium und Silizium hergestellt werden und die meistens, verglichen mit Photoelementen, sehr kleine Abmessungen haben. Diese Photodioden erzeugen entweder eine eigene Spannung oder ihr Widerstand ändert sich unter dem Einfluss der Beleuchtung. Eine Photodiode besteht im wesentlichen aus einer np-Verbindung, deren Sperrschicht in ihrem Widerstandswert erheblich von der Beleuchtung abhängt. Diese Widerstandsänderung kann nun in eine Strom- oder Spannungsänderung umgeformt und zu einem elektrischen Steuervorgang herangezogen werden. Die Fortsetzung der Photodiode ist der Phototransistor, eine npn- oder pnp-Anordnung, die gewissermassen eine Photodiode mit nachgeschaltetem Transistor darstellt. Ein Basisanschluss braucht gar nicht vorhanden zu sein. Wird die Emitter-Basis-Sperrschicht einer solchen Anordnung beleuchtet, so sinkt der Widerstand der Emitter-Collectorstrecke erheblich ab. Erwähnt sei hier auch kurz der Begriff der Optoelektronik, der im Zusatz XR naeher erlautert ist und der immer wichtiger wird.