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IGBT

2021-05-31T20:00:24Z

Nikola tesla: Änderung 104445 von 172.26.20.35 (Diskussion) rückgängig gemacht.

Dieser Artikel versteht sich als Unterpunkt zum Artikel [[Leistungselektronik]].

== Einleitung ==

'''I'''nsulated '''G'''ate '''B'''ipolar '''T'''ransistor

Ein IGBT kann im ersten Ansatz wie eine Kombination aus [[FET | Feldeffekt]]-Transistor und [[Transistor|Bipolarem Transistor]] betrachtet werden, bei der ein N-Kanal FET einen PNP Bipolartransistor ansteuert. Daher ist der IGBT bezüglich der Ansteuereigenschaften wie der FET als spannungsgesteuertes Bauelement (Achtung Treiberleistung!) zu betrachten, und hat ein Gate. Die weiteren Eigenschaften ähneln aber einem Bipolartransistor (Sättigungsverhalten), daher werden diese Anschlüsse mit Kollektor und Emitter bezeichnet.

=== Vorteile des IGBT ===

* Leistungslose Ansteuerung wie beim FET im statischen Betrieb
* Verfügbarkeit für deutlich höhere Betriebsspannungen gegenüber FET Aufgrund des internen Aufbaus.
* Niedrigere Verluste als die eines FETs ab einer Spannungsfestigkeit von derzeit (2014) ca. 250V.
* Höhere Impulsbelastbarkeit (Faktor 4..5 für sehr kurze Pulse <5..10µs, bei neuster Chiptechnologie <3..5µs).
* Keine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. (siehe "Nachteile des IGBT") Beim FET ist aufbaubedingt eine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. Dies ist oft - je nach Applikation - ein Nachteil. Bei Anwendungen mit entweder hohen Strömen, und/oder schnellem Schalten ist es ein Vorteil, wenn keine Diode integriert, und eine Diode ausgewählt werden kann, die auf den Anwendungsfall optimiert ist. Diese wird teilweise schon im selben Gehäuse platziert.
* Geringe Erhöhung der Verluste bei steigender Temperatur verglichen mit einem FET.

=== Nachteile des IGBT ===

* Zum schnellen Schalten wird wie beim MOSFET ein starker [[MOSFET-Übersicht#MOSFET-Treiber | Gatetreiber]] benötigt.
* Kann unter bestimmten Umständen (zu großes dU/dt) wie ein [[TRIAC|Thyristor]] zünden (Latch-Up Effekt). Der Strom ist hier nicht mehr kontrollierbar. Das wird bei modernen Typen durch strukturelle Maßnahmen im Aufbau effektiv verhindert.
* Schaltverluste beim Abschalten sind vergleichsweise hoch, bedingt durch den sogenannten "Tail current". Dieser wird verursacht durch Ladungsträger, die nach dem eigentlichen Ausschalten noch vollständig abgeführt werden, was zu einem langsam abklingenden Strom führt.
* Nur für relativ geringe Schaltfrequenzen einsetzbar ("hart schaltend", je nach Typ bis ca. 50kHz, Spezialtypen auch bis ca. 300kHz)
* Nicht rückwärts leitfähig
* Keine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. Zum Schalten von induktiven Lasten ist eine externe Freilaufdiode sehr empfehlenswert. (siehe "Vorteile des IGBT")
* Kein Durchbruch zweiter Art wie beim FET. Vorgänge dieser Art führen beim IGBT im Allgemeinen zur sofortigen Zerstörung.

=== Erklärung der wichtigsten Datenblattwerte ===

{| class="wikitable"
|-
! style="width:15em" | Parameter
! style="width:6em" | Symbol
! style="width:6em" | Beispiel
! Erklärung
|-
| Collector Emitter Voltage (Breakdown) || <math>BV_\mathrm{CES}</math> <math>V_\mathrm{CE}</math> || 600V || Maximale Sperrspannung zwischen Kollektor und Emitter
|-
| DC collector current || <math>I_\mathrm{C}</math> || 60A @90°C || Maximaler, dauerhaft zulässiger Kollektorstrom bei 90°C
|-
| Pulsed Collector Current || <math>C_\mathrm{pulse}</math> <math>I_\mathrm{CM}</math> || 150A || Maximaler Pulsstrom (Achtung die zulässige Zeitdauer des Pulses kann nur über die maximale Junctiontemperatur ermittelt werden)
|-
| Short Circuit Withstand Time || <math>t_\mathrm{sc}</math> || 10µs || Maximale Zeit, nach der ein Kurzschluß abgeschaltet sein muß
|-
| Thermal Resistance (junction-case) || <math>R_\mathrm{th,JC}</math> || 0,33K/W || [[Kühlkörper|Thermischer Widerstand]] vom Siliziumchip bis zur Rückseite des Transistorgehäuses
|-
| Gate-Emitter Threshold Voltage || <math>V_\mathrm{GE(th)}</math> || 4,8V || Gatespannung, ab welcher der Transistor minimal leitend wird
|-
| Turn-on Delay || <math>t_\mathrm{d(on)}</math> || 50ns || Verzögerung zwischen einschalten am Gate zur Reaktion am Kollektorstromes
|-
| Rise Time || <math>t_\mathrm{r}</math> || 45ns || Anstiegszeit des Kollektorstromes
|-
| Turn-off Delay || <math>t_\mathrm{d(off)}</math> || 600ns || Verzögerung zwischen Abschalten am Gate zur Reaktion am Kollektorstromes
|-
| Fall Time || <math>t_\mathrm{f}</math> || 130ns || Abfallzeit des Kollektorstromes
|}
Für die oben genannten Werte gibt es exakte Definitionen unter denen diese Werte richtig sind. Oft wird dies auch in den Datenblättern grafisch dargestellt, unter Berücksichtigung der Abhängigkeiten. Die Angaben im Datenblatt bzw. dieser Tabelle sind auch SEHR stark von den Ansteuerbedingungen abhängig. In den Datenblättern werden die Werte immer für 25°C angegeben, soweit dort nicht anders vermerkt.

== Beispiel zur Bauteiledimensionierung ==

=== Spannungsfestigkeit ===

Die höchste vorkommende Betriebsspannung plus Abschaltüberspannung soll kleiner als ca. 80% der Spannungsfestigkeit des Bauteiles sein. Achtung: Zwischen dem je nach Anwendungsfall erforderlichen Pufferkondensator und dem IGBT wird es immer eine parasitäre Induktivität geben. Abhängig von Schaltgeschwindigkeit und Induktivität wird im Schaltmoment eine mehr oder weniger große Überspannungsspitze produziert. Dieser Peak addiert sich auf die aktuelle Versorgungsspannung. Die dabei entstehende Spannungsspitze darf die maximale Spannungsfestigkeit zu '''keinem''' Zeitpunkt überschreiten.

Überschlagsrechnung mit fiktiven Werten als Beispiel:
* Schaltgeschwindigkeit im Kurzschlußfall: dI/dt = 100A/µs,
* Induktivität: L = 1µH
* dU=-L*dI/dt = -1µH * 100A / 1µs = 100V

Dies bedeutet, daß an der parasitären Induktivität zwischen IGBT und Kondensator - auf Grund von Selbstinduktion im Schaltmoment - ein Überspannungspuls von bis zu 100V entstehen kann, der auf die Betriebsspannung aufzuschlagen ist. Wie hoch der Puls wirklich wird, hängt von der Verteilung der Induktivitäten, Kapazitäten, und der Steifigkeit des Systems ab. Also zuerst rechnen, dann einen guten Testaufbau anfertigen, und letztendlich messen.
 
'''Zielführend und absolut wichtig ist die Minimalisierung der parasitären Induktivität zwischen Leistungshalbleiter und Zwischenkreiskondensator.'''

=== Stromtragfähigkeit ===

Welchen Strom muß der IGBT wie lange leiten? In jedem Datenblatt ist eine Stromtragfähigkeit bei 25°C und bei meist 100°C angegeben. Warm wird es dem IGBT im Betrieb von alleine, daher unbedingt den Wert bei z. B. 100°C verwenden. Dieser Wert ist als ERSTE Entscheidungsgrundlage ausreichend.
* Liegt dieser Wert mit ca. 30% Abstand darunter ist das OK.
* Ist der benötigte Strom im Bereich oder größer als der zulässige bei 100°C muß entweder ein anderer Typ eingesetzt oder mehrere IGBTs parallel geschaltet werden.
Achtung: Verlustleistung und Kühlanbindung prüfen. Gegebenenfalls einen weiteren IGBT parallel schalten, um die Verlustleistung auf zwei Bauteile zu verteilt.

=== Verlustleistung ===

Hier wird eine Näherung für die getaktete Anwendung dargestellt. In einem Transistor treten sowohl beim Ein- und Ausschalten, als auch während der eingeschalteten Zeit Verluste im Bauteil auf. Diese Verluste führen zu einer Bauteilerwärmung. Die dabei entstehende Temperatur darf die maximal zulässige Bauteiletemperatur nie überschreiten. Bei den ersten Projekten ist zu empfehlen, eine berechnete Chiptemperatur von ca. 125°C nicht zu überschreiten. Fast alle aktuell verfügbaren IGBTs nennen im Datenblatt eine Temperatur von 150°C als ihre maximale Chiptemperatur, manchmal auch schon 175°C.

{| class="wikitable" style="width:28em"
|+ '''Beispiel'''
|-
! Parameter
! style="width:6em" | Symbol
! style="width:6em" | Wert
|-
| Betriebsspannung || U_N || 400V
|-
| Nennstrom || I_N || 5A
|-
| Spannungsabfall bei I_N Chiptemperatur: 150°C Gatespannung: 15V || V_CE_sat || 2,0V
|-
| Taktfrequenz || f_schalt || 5kHz, (T=200µs)
|-
| Pulsbreite || t_on || 150µs,
|-
| Einschaltzeit (risetime) || t_r || 1,5µs
|-
| Ausschaltzeit (falltime) || t_f || 1µs
|-
| Überhöhungsfaktor Einschalten || FÜ_ein || 1,2
|-
| Überhöhungsfaktor Ausschalten || FÜ_aus || 1,4
|}

(Hintergrund für diese Überhöhungsfaktoren sind das übliche Überschwingen beim Schalten, sowie der Einfluß des Tailstromes. Diese Werte sind Erfahrungswerte.)

==== Leitend-Verluste ====

<math>
P_\mathrm{on} = U_\mathrm{CE,sat} \cdot I_\mathrm{N} \cdot \frac{t_\mathrm{on}}{T} = 2,0\,\mathrm{V} \cdot 5\,\mathrm{A} \cdot \frac{150\,\mathrm{\mu s}}{200\,\mathrm{\mu s}} = 7,5\,\mathrm{W}
</math>

==== Schaltverluste ====

Vereinfachter Ansatz.

Einschalten:

:<math>\begin{align}
P_\mathrm{SW_r}
&= 0,25 \cdot FÜ_{ein} \cdot U_N \cdot I_N \cdot \frac{t_r}{T} \\
&= 0,25 \cdot 1,2 \cdot 70V \cdot 30A \cdot \frac{500ns}{200\mu s}=1{,}6W
\end{align}</math>

Ausschalten:

:<math>\begin{align}
P_\mathrm{SW_f}
&= 0,25 \cdot FÜ_{aus} \cdot U_N \cdot I_N \cdot \frac{t_f}{T} \\
&= 0,25 \cdot 1,4 \cdot 70V \cdot 30A \cdot \frac{800ns}{200\mu s}=2{,}9W
\end{align}</math>

Alternativ und genauer kann man rechnen, wenn die Ein- Ausschaltenergie im Datenblatt angegeben ist. Aber Achtung! Die Randbedingungen unter denen die genannte Energie ermittelt wurde, müssen genau so zutreffen.
:<math>\begin{align}
P_{SW_f} = f_{schalt} \cdot E_{ON}
\end{align}</math>
:<math>\begin{align}
P_{SW_r} = f_{schalt} \cdot E_{OFF}
\end{align}</math>

Die Gesamtverlustleistung berechnet sich aus:

:<math>\begin{align}
P_{ges}
&= P_{ON} + P_{SW_r} + P_{SW_f} \\
&= 7,5W + 1,6W + 2,9W = 12W
\end{align}</math>

Damit muß ein entsprechender [[Kühlkörper]] ausgewählt und die Chiptemperatur berechnet werden. Z.B.:
* Kühlkörper mit einem R_th von 0,2K/W
* max. Umgebungstemperatur +60°C
* R_th "junction-case" des IGBTs 0,7K/W
* R_th der Wärmeleitfolie zwischen IGBT und Kühlkörper ca. 2,0K/W
* R_th gesamt: 2,9K/W

:<math>\begin{align}
T_{JC}
&= P_{ges} \cdot R_{\theta} +T_{amb} \\
&= 12W \cdot 2,9K/W + 60°C = 95°C
\end{align}</math>

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß hier viele Vereinfachungen vorgenommen und die Art der Last nicht beachtet wurde, ist es sinnvoll einigen Sicherheitsabstand zu den zulässigen Maximalwerten einzuhalten. Daher ist es empfehlenswert, die Chiptemperatur auf ca. 125°C zu begrenzen. Darüberhinaus sollte der Entwickler wissen was er tut.

=== Treiberleistung ===

Auch wenn der IGBT wie der MOSFET ein spannungsgesteuertes Bauelement ist, muß trotzdem bei jedem Einschalten und bei jedem Ausschalten
die Gatekapazität von z. B. -8V auf +15V (dUg beträgt in diesem Beispiel 23V) und zurück umgeladen werden. Dafür benötigt man einen starken und schnellen [[MOSFET-Übersicht#MOSFET-Treiber | Treiber]]. Da die Gatekapazität nicht im Datenblatt enthalten ist kann man sich mit der Eingangskapazität (Cies) behelfen. Im Arbeitspunkt ist die Gatekapazität ungefähr 5x größer als der im Datenblatt für Cies angegebene Wert. Daher berechnet sich die Treiberleistung wie folgt:

P_treiber = 2 x 0,5 x 5 x Cies x dUg² x f_schalt
= 5 x Cies x dUg² x f_schalt

Bei dUg = 23V, Cies=4nF und f_schalt=5kHz beträgt P_treiber = 53mW.
Aber Achtung, jeder Treiber hat auch einen Eigenverbrauch der leicht zwischen 0,5 und 1 W liegen kann.

Bei größeren Strömen mit einer höheren Frequenz - z. B. Induktionsheizung - wird die Ansteuerleistung schon sehr interessant: z. B. dUg = 23V, Cies=20nF und f_schalt=250kHz, hier beträgt P_treiber = 13,3W (zuzüglich Eigenverbrauch).

== Zusätzliche Hinweise ==

* Bei IGBTs mit im Gehäuse integrierter Diode muß die Verlustleistung an der Diode separat berechnet und in obige Verlustleistungs- und Temperaturberechnung mit einbezogen werden. In erster Näherung genügt die Berechnung mit Strom und Spannungsfall beim entsprechenden Strom lt. Datenblatt d.h. (P_D = V_0*I_AV). Wenn mans genau haben will, kann zusätzlich noch die Verlusteistung am internen Diodenwiderstand in leitendem Zustand in die Berechnung mit einbezogen werden, d.h.
(P_D = V_D*i_D = (V_0+r_on*i_D)*i_D = V_0*i_D+r_on*i_D^2). In manchem Datenblatt sucht man den r_on jedoch vergeblich, da er vom Strom abhängig ist. Den Wert kann man aus der Diodenkennlinie ablesen. Achtung: Die Verluste in der Diode treten NUR in leitendem Zustand auf, das Tastverhältnis ist also zu beachten.
* Bei Spannungen > 60V unbedingt die einschlägigen Normen und Vorschriften beachten. (Potentialtrennung für Ansteuerung und Hilfsspannungsversorgung, [[Leiterbahnabstände]], Berührschutz,...)
* Prüfen, ob der IGBT wirklich abgeschaltet ist und bleibt (Gatespannung deutlich unter Schwellenspannung bzw. KEIN Stromfluß im ausgeschalteten Zustand)! Ansonsten muß zum sicheren Sperren des IGBTs eine negative Gatespannung (-5..-8V) angelegt werden. Hintergrund: In einer geschalteten Anwendung treten große Spannungssteilheiten z. B. am Kollektor auf. Aufgrund der internen parasitären Kapazitäten zwischen Gate, Emitter und Kollektor findet eine Überkopplung des Schaltpulses - z. B. beim Schalter gegen GND - vom Kollektoranschluß auf den Gateanschluß (kapazitiver Spannungsteiler zwischen K_G und G_E) statt. Dadurch wird das Gatepotential um einige Volt angehoben. Dies führt unter Umständen zu einem ungewollten Einschalten bzw. in einer Halbbrückenapplikation zu einem Brückenkurzschluß.
* Um einen Leistungstransistor richtig ein- bzw. auszuschalten wird der Einsatz eines [[Treiber|Treiberbausteines]] unbedingt empfohlen. Um den IGBT vor Schaden durch Kurzschluß zu schützen, sollte ein Treiber mit einer sogenannten Entsättigungsüberwachung (schnelle Überwachung von U_CE) verwendet werden. Des Weiteren sollte der Strom im Betrieb ständig gemessen werden um im Fehlerfalle eine Zerstörung zu verhindern.
* Zum Einschalten eines IGBTs ist eine Spannung von ca. 12..15V zu empfehlen. Eine größere Spannung führt zu höheren Umladeverlusten, bei einer geringeren Spannung verschenkt man meist Leistungsfähigkeit.
* Die Fläche in der Verbindung zwischen Treiber und Leistungsschalter ist unbedingt klein zu halten (verdrillte Kabel bzw. dicht nebeneinander bzw. übereinander geführte Leiterbahnen). Bei der Auswahl des Leitungsdurchmessers bzw. der Leiterbahnbreite beachten, daß die Ansteuerströme durchaus im Bereich von einigen Ampere liegen können.
* Die Schaltgeschwindigkeit und damit die Verluste und EMV-Abstrahlung wird stark durch die Gatebeschaltung beeinflußt. Im Datenblatt sind bei der Beschreibung der Ein- bzw. Ausschaltzeiten (meist bei "Test Conditions") Widerstandswerte im einstelligen Ohmbereich angegeben, für die diese dort genannten Schaltzeiten gültig sind. Es wird im Allgemeinen empfohlen die dort genannten Widerstandswerte NICHT zu UNTERschreiten. Die Wahl des Gatewiderstandes ist eine Wissenschalft für sich und immer ein zweischneidiges Schwert. Einerseits möchte man geringste Schalt- Verlustleistungen, d.h. eine kleine Schaltzeit = geringen Gatewiderstand, (1..15Ω). Achtung auf die Höhe der Ströme! Andererseits jedoch ein gutmütiges EMV-Verhalten und weniger hohe Ströme in der Gateleitung, d.h. größere Schaltzeit = höherer Gatewiderstand (evtl. bis zu 10..25Ω). Der Widerstandswert ist sehr stark von den Anforderungen abhängig. Meist ist ein asymmetrische Ansteuerung das Mittel der Wahl, d.h. R_g1 PARALLEL zu einer Serienschaltung aus D und R_g2. Ausschalten: Wahl eines größerer Widerstandswertes R_g1 direkt zwischen Gate und Treiberausgang. Einschalten: Wahl eines geringerer Wertes R_g2 + Seriendiode. R_g2 sorgt für ein zügiges Einschalten bei geringen Verlusten, R_g1 reduziert die durch parasitäre Induktivitäten hervorgerufene Abschaltüberspannung auf ein erträgliches Maß.
* Speziell in der Entwicklungsphase sollten die Ströme über einen Shunt oder einen schnellen Stromsensor überwacht werden. Eine Schnellabschaltung bei Überstrom ist für die Schaltung "Lebensnotwendig".

Anregungen oder Fragen auch gerne per Email an [http://www.mikrocontroller.net/user/show/powerfreak Powerfreak]. Dieser Artikel kann dadurch regelmäßig erweitert und ggf. durch ein FAQ ergänzt werden.

== Siehe auch ==
* [[Leistungselektronik]]
* [[Mosfet-Übersicht]]
* [[Zwischenkreiskapazität]]
* [[FET]]
* [[TRIAC]]
* [[Kühlkörper]]
* [[Treiber]]

[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Leistungselektronik]]

Mini-Jakobsleiter

2021-05-27T12:33:25Z

Nikola tesla: /* Alternativen */

----
{|
|-
|[[Bild:High voltage warning.svg|100px]]
|
<center><big>'''Achtung, hier wird mit lebensgefährlicher Netzspannung gearbeitet. Dieses Projekt ist nur für Personen geeignet, die mit den notwendigen Sicherheitsvorkehrungen vertraut sind.'''
|[[Bild:High voltage warning.svg|100px]]
|}
</big></center>
----
[[Bild:Jakobsleiter in Aktion.jpg|thumb|Jakobsleiter in Aktion (Aufbau entspricht nicht exakt den Angaben)]]

Schlagen irgendwo Funken über, so erregt man die Aufmerksamkeit aller Anwesenden und Jeder versteht: Hier fließt Strom! Besonders faszinierend sind die kletternden Lichtbögen der sogenannten '''Jakobsleiter''', doch selbst Hochspannung zu erzeugen trauen sich die Wenigsten zu. Dabei macht es gar nicht so viel Aufwand, sobald der richtige Weg bekannt ist. Grundstein dieses Projekts bildete das Datenblatt für den Zündtrafo ZS 1052 auf Conrad.de. Das Ergebnis ist ein Mini-Jakobsleiter im Lochrasteraufbau.

== Funktionsprinzip ==

=== Hochspannung erzeugen ===

Der Brückengleichrichter mit dem Elko erzeugt eine Gleichspannung in Höhe von ca. 325V. Der Widerstand (≈560 kΩ) parallel zum Elko entlädt diesen nach dem Ausschalten des Hochspannungsgenerators zügig. Bei offenem Schalter lädt sich der Schwingkreiskondensator über den Widerstand auf und bei geschlossenem Schalter bildet der Kondensator mit der Induktivität des Trafos einen Parallelschwingkreis und transformiert die Netzspannung zu etwa 11 kV Hochspannung. Der Ladewiderstand hängt an 325V und hat keinen Einfluss auf den Schwingkreis.

[[Bild:Hochspannungsschwingkreis.svg]]

Dass der Ladewiderstand mit dem Kondensator direkt gegen Masse geschaltet wird, vereinfacht den Aufbau erheblich, so ist kein Wechselschalter von Nöten. Dafür darf der Schalter nur kurz geschlossen werden. Da Elektronik zum Einsatz kommt, ist das aber kein nennenswertes Problem.

Die Resonanz spielt für die Funktion keine Rolle und stellt nur einen Nebeneffekt dar. Der Kondensator bietet zwei wesentliche Vorteile: er wird mit einer definierten Energiemenge aufgeladen und liefert eine definierte Spannung. Dadurch haben Kurzschlüsse, dazu zählen auch Lichtbögen, keine gravierenden Auswirkungen auf den Trafo. Der Trafo übersetzt die Kondensatorspannung gemäß seines Übersetzungsverhältnisses auf die Sekundärseite.

Eine genauen Berechnung der Bauteile im voraus ist nicht möglich, denn für Jakobsleitern gibt es keine spezielle Theorie. Die Ausgangsbasis bildet der Zündtrafo, dessen Datenblatt legt einen Kondensator mit Kapazität 47 nF fest. Ein Oszillogramm zeigt, dass bis zum Abklingen der Resonanz etwa 100 µs vergehen. Solange sollte also der Schalter mindestens geschlossen bleiben, aber auch nicht länger um den Ladewiderstand zu schonen. Die Ladespannung für den Kondensator wird dort mit 300 Volt angegeben, also im Bereich des Gleichrichtwerts der Netzspannung. Somit war klar, woraus die Spannungsversorgung erzeugt wird.

Nun kommt der wesentliche Praxiswert: eine Kondensatorladung enthält eine definierte Energiemenge. Daher kommt es bei der Leistungsbemessung nur noch auf die Schaltfrequenz an. Die minimale Ladezeit, Schalter offen, für den Kondensator beträgt 3* τ, sprich 3 *Ladewiderstand*Schwingkreiskondensator. Anfangs war dies ein 22 kΩ/1 W Widerstand. Ein kleiner Funke sprang über, es reichte aber nicht für eine Jakobsleiter und so kamen 22 kΩ Parallel dazu, womit die Ladezeit sank. Jetzt zeigte der Aufbau seine volle Pracht.

Der Geruch verriet allerdings, die Widerstände wurden zu heiß, denn beim Materialeinkauf wurde großzügig mit einem Tastverhältnis von 1:100 gerechnet und erst bei der Praxiserprobung auf 1:10 reduziert, wodurch wesentlich mehr Ladezyklen pro Zeit erfolgten mit wesentlich höhere Verlusten am Widerstand. Daher sei hier das Parallelschalten von drei bis vier 33 kΩ/1 W Widerständen empfohlen (genaue Berechnungen stehen noch aus). Insgesamt ergibt sich damit eine Ladezeit von 1 ms und eine Schwingzeit von 100 µs.

Statt eines richtigen Schalters befindet sich in der Schaltung ein MOSFET (z. B. BUZ91A) der für 300 Volt ausgelegt ist. Eine Zeitgeberelektronik steuert die Gatespannung, siehe nächster Abschnitt.

Die Experimentierfreude soll jedem selbst überlassen bleiben in Form weiterer Tuningmaßnahmen durch mehr Widerstände und in Folge geringer Ladezeit nach dem Prinzip mehr Leistung = mehr Spaß. Eine Halbierung sollte noch drin sein, die Verlustleistung steigt aber mit der Schaltfrequenz weiter und der Wert der einzelnen Widerstände sollte auf 39 kΩ oder 39 kΩ erhöht werden.

Statt eines Trafos können sekundärseitig auch zwei in Serie geschaltet werden und die Spannung verdoppelt sich. Mehrere geht nicht, da ansonsten die Potentialdifferenz zur Primärseite zu hoch wird und der Trafo durchschlägt.

=== Zeitgeber NE555 ===

Als Zeitgeber kommt der allseits-bekannte NE555 als astabiler Multivibrator zum Einsatz. Der obere Teil bildet die Spannungsversorgung mit 78xx in Standardschaltung.

[[Bild:Hochspannung ne555.svg]]

Zur Spannungsversorgung muss nichts weiter erklärt werden.

Die Schaltung an Output dient als Inverter da die Multivibratorschaltung lange Pulse mit kurzen Pausen erzeugt, der MOSFET genau umgekehrt lange aus und kurz ein sein soll. Der Arbeitswiderstand beträgt 470 Ω der Basisvorwiderstand 10 kΩ. Der Kondensator parallel beträgt 500 pF und soll die Basis-Emitter-Kapazität füllen, damit der Transistor schneller durchschaltet. Keine Ahnung, ob das überhaupt notwendig ist, aber wer will schon sein Oszi mit Hochspannungsmessungen zerstören? Der Bipolar-Transistor ist ein BC557B also pnp. Signal-Masse ist mit der Source vom MOSFET verbunden der Inverter-Ausgang mit Gate.

Der Kern des Multivibrators besteht aus zwei Widerständen und einem Kondensator. Die Puls und Pausenzeit ergibt sich grob nach folgender Formel:
:<math>t = 0{,}7 \cdot R \cdot C</math>
:<math>R = \frac {t}{0{,}7 \cdot C} </math>

Die Kapazität beträgt 100 nF. Bei 1 ms Pausenzeit beträgt der Widerstand an Versorgungsspannung 14 kΩ und der zum Disch-Eingang 1,4 kΩ. Letztenlich zum Einsatz kam die Paarung 10 kΩ/1 kΩ.

=== Jakobsleiter ===

Aufgrund der geringen Leistung wird die Jakobsleiter nicht überdimensional groß. Als Leiter genügt der für den Lochrasteraufbau übliche Silberdraht. Das untere Ende muss einen sanften Übergang zu den Versorgungsleitungen bilden, ein scharfer Knick führt zu Verzerrungen im elektrischen Feld und der Lichtbogen kommt nicht vom Fleck. Damit der Lichtbogen genug beschleunigt, so dass er auch am oberen Ende abreißt, muss er genug Anlauf bekommen. Die Jakobsleiter darf dabei nicht zu weit auseinander gehen, da sonst kein Speed zustande kommt. Ein leichtes Öffnen ist trotzdem wichtig, denn es hat sich gezeigt, dass ansonsten der Lichtbogen gerne zu weit oben zündet. Die Abriss sollte nicht zu lange sein, sonst tritt wieder der Effekt des einschlafenden Lichtbogens auf, aber auch nicht zu schroff, denn ein Knick bewirkt Zündungen an der falschen Stelle. Nicht nur aus ästhetischen Gründen ist daher das obere Ende bei manchen Aufbauten gekringelt. Einfache gebogene Konstruktionen funktionieren auch.

Insgesamt ist die Konstruktion der Jakobsleiter der fieseligste Teil des Aufbau. Bevor die Funken dauerhaft steigen und nicht ständig einschlafen braucht es eine gewisse Probier- und Lernphase.

[[Bild:Jakobsleiter.svg]]

=== Inbetriebnahme ===

Für das Lochraster-Layout sei hier kein Plan vorgegeben und kann sich jeder selbst zusammenreimen.

Hochspannungsteil aufbauen und Gate, Drain und Source mit Lötbrücke kurzschließen. Wenn alles in Ordnung ist leuchtet die LED permanent. Lötbrücke zwischen Drain und Gate auftrennen dann darf die LED nicht mehr leuchten. Ansonsten ist der MOSFET defekt.

Nun den Schaltungsteil für den Zeitgeber aufbauen, aber noch nicht mit dem MOSFET verbinden. Leuchtet die LED der Versorgungsspannung ist alles in Ordnung. Jetzt Zeitgeber und MOSFET verbinden und Lötbrücke auftrennen. Der Luftspalt zwischen der Jakobsleiter sollte anfangs eher klein sein. Nach dem einstecken leuchten beide LEDs und Funken schlagen über, die Schaltung ist Einsatzbereit.

Bei der Fehlersuche helfen zusätzliche LEDs etwa mit Vorwiderstand Parallel zum Arbeitswiderstand des Inverters oder am Output vom NE555.

Die gesamte Schaltung ist mit der Netzspannung verbunden vor dem Berühren der Schaltung immer Netzstecker ziehen, da Kabelschalter meist nur ein-polig Trennen.

==Material==
* Schraubklemme RM 5,0 zum Netzkabel anschließen
* Sicherung
* Lochrasterplatine ca. 10cm x 10cm
* Netzkabel (Vorsicht: Kabelschalter trennen meist nur einpolig)
* 4x M3 Schraube 25mm und Mutter als Füßchen

=== Hochspannungsteil ===

* 5x 33 kOhm 1W Metallschichtwiderstände zum Kondensatoraufladen
* LED mit 10mA Nennstrom in Reihe zu einem der Ladewiderstände als Funktionsanzeige
* [[FET]] (BUZ90, BUZ91, IRF730 o.ä)
* Zündspule (ZS 1052, Conrad/Voelkner) und passenden Kondensator mit 47 nF/X2 für Schwingkreis
* Brückengleichrichter (B250C800 o.ä.)
* Siebkondensator ≈ 4,7µF/350V
* Entladewiderstand mit ≈ 560 kΩ für den Siebkondensator

=== Taktgenerator ===
* NE555
* Brückengleichrichter (B250C800 o.ä.)
* Siebkondensator ≈ 100 µF
* LED mit passendem Vorwiderstand als Betriebsanzeige
* Stabi LM7812
* Kondensator 0.1µF für Stabi-Ausgang
* Trafo 12V/30 mA o.ä.
* Zeitgeber-Kondensator 0.1 µF
* Zeitgeber-Widerstände 1kΩ + 10kΩ
* BC557B als Inverter für NE555 Ausgang
* Boostkondensator für BC557B 500 pF
* 10 kΩ Basisvorwiderstand für BC557B
* 560 Ω Arbeitswiderstand für BC557B

== Sicherheitshinweise ==

* Trotz Trafo hängt die gesamte Schaltung an Netzpotential.
* Nach dem Ausstecken noch 10 Sekunden warten bis die Kondensatoren sicher entladen sind.
* Kabelschalter trennen nicht immer allpolig, also lieber den Stecker ziehen.
* Um den Hochspannungsanschluss herum die überflüssigen Lötaugen entfernen, sonst verkürzt sich die Funkenstrecke zur Primärseite.
* Vor der Erstinbetriebnahme den Hochspannungsbereich mit Spiritus gründlich von Lötfett befreien
* Beim Lochrasteraufbau ist darauf zu achten, dass genügen Abstand zwischen Primär und Hochspannungsseite eingehalten wird.
* Für Schäden durch Hochspannung ist jeder selbst verantwortlich
* Beim Betrieb kann durch die hohen Temperaturen der Stickstoff aus der Luft zu giftigen Stickoxiden verbrannt sowie der Luftsauerstoff zu Ozon umgeformt werden, welches die Atemwege reizt. Allerdings ist das bei solch kleinen Leistungen relativ unbedenklich.

== Alternativen ==
* Zeilentrafo aus dem Fernseher
* Kfz-Zündspule vom Schrottplatz
* Hochspannungskaskade
* Zwei Mikrowellentrafos (MOT) für ca. 4 kV, vom Schrott
* Neon Sign Transformer (NST), bei Ebay
* Messwandler für Hochspannungsmessung (Potential-Transformer), wenn man sowas hat
* Elektor-Projekt Jakobsleiter (03/2006), für Leute mit Geld
* (Netzteil einer Kaltkathodenröhre (CCFL), meist aber zu schwach)
* Labornetzgerät für Hochspannung, für Leute mit ganz viel Geld
* "100kV" Trafo aus China für ~3€

Zündkabel, Anodenkabel, und Laborleitungen haben eine hohe Isolationsspannung, so kann Spannung sicher transportiert werden.

== Weblinks ==
* [http://www.hcrs.at/TVLINE.HTM Hochspannung erzeugen mit Zeilentrafo]
* [http://geocities.com/CapeCanaveral/Lab/5322/hv2.html Snock's High Voltage Page]
;Videos
* '''[http://de.youtube.com/watch?v=DhWgCMReGKk&feature=channel_page Dieses Projekt in Aktion]'''
* [http://de.youtube.com/watch?v=GNbvg9jfDr8&feature=related Jakobsleiter mit NST]
* [http://de.youtube.com/watch?v=CUxbIuxqQl8&feature=related CD mit Hochspannungsbehandlung]
* [http://de.youtube.com/watch?v=CRLCW6alEwc&feature=related Hochspannungslabor]
* [http://de.youtube.com/watch?v=aAYGNcA34UI&feature=related Zeilentrafo im Einsatz]
* [http://www.andreas-kilchenmann.ag.vu/jakobsleiter.html Mikrowellentrafo]
* [https://www.youtube.com/watch?v=Uv-6YgbDoyI High Voltage Jacob's ladder with Gabriel electrode]

[[Kategorie:Projekte]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]

Mini-Jakobsleiter

2021-05-27T12:32:20Z

Nikola tesla: /* Sicherheitshinweise */

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{|
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|[[Bild:High voltage warning.svg|100px]]
|
<center><big>'''Achtung, hier wird mit lebensgefährlicher Netzspannung gearbeitet. Dieses Projekt ist nur für Personen geeignet, die mit den notwendigen Sicherheitsvorkehrungen vertraut sind.'''
|[[Bild:High voltage warning.svg|100px]]
|}
</big></center>
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[[Bild:Jakobsleiter in Aktion.jpg|thumb|Jakobsleiter in Aktion (Aufbau entspricht nicht exakt den Angaben)]]

Schlagen irgendwo Funken über, so erregt man die Aufmerksamkeit aller Anwesenden und Jeder versteht: Hier fließt Strom! Besonders faszinierend sind die kletternden Lichtbögen der sogenannten '''Jakobsleiter''', doch selbst Hochspannung zu erzeugen trauen sich die Wenigsten zu. Dabei macht es gar nicht so viel Aufwand, sobald der richtige Weg bekannt ist. Grundstein dieses Projekts bildete das Datenblatt für den Zündtrafo ZS 1052 auf Conrad.de. Das Ergebnis ist ein Mini-Jakobsleiter im Lochrasteraufbau.

== Funktionsprinzip ==

=== Hochspannung erzeugen ===

Der Brückengleichrichter mit dem Elko erzeugt eine Gleichspannung in Höhe von ca. 325V. Der Widerstand (≈560 kΩ) parallel zum Elko entlädt diesen nach dem Ausschalten des Hochspannungsgenerators zügig. Bei offenem Schalter lädt sich der Schwingkreiskondensator über den Widerstand auf und bei geschlossenem Schalter bildet der Kondensator mit der Induktivität des Trafos einen Parallelschwingkreis und transformiert die Netzspannung zu etwa 11 kV Hochspannung. Der Ladewiderstand hängt an 325V und hat keinen Einfluss auf den Schwingkreis.

[[Bild:Hochspannungsschwingkreis.svg]]

Dass der Ladewiderstand mit dem Kondensator direkt gegen Masse geschaltet wird, vereinfacht den Aufbau erheblich, so ist kein Wechselschalter von Nöten. Dafür darf der Schalter nur kurz geschlossen werden. Da Elektronik zum Einsatz kommt, ist das aber kein nennenswertes Problem.

Die Resonanz spielt für die Funktion keine Rolle und stellt nur einen Nebeneffekt dar. Der Kondensator bietet zwei wesentliche Vorteile: er wird mit einer definierten Energiemenge aufgeladen und liefert eine definierte Spannung. Dadurch haben Kurzschlüsse, dazu zählen auch Lichtbögen, keine gravierenden Auswirkungen auf den Trafo. Der Trafo übersetzt die Kondensatorspannung gemäß seines Übersetzungsverhältnisses auf die Sekundärseite.

Eine genauen Berechnung der Bauteile im voraus ist nicht möglich, denn für Jakobsleitern gibt es keine spezielle Theorie. Die Ausgangsbasis bildet der Zündtrafo, dessen Datenblatt legt einen Kondensator mit Kapazität 47 nF fest. Ein Oszillogramm zeigt, dass bis zum Abklingen der Resonanz etwa 100 µs vergehen. Solange sollte also der Schalter mindestens geschlossen bleiben, aber auch nicht länger um den Ladewiderstand zu schonen. Die Ladespannung für den Kondensator wird dort mit 300 Volt angegeben, also im Bereich des Gleichrichtwerts der Netzspannung. Somit war klar, woraus die Spannungsversorgung erzeugt wird.

Nun kommt der wesentliche Praxiswert: eine Kondensatorladung enthält eine definierte Energiemenge. Daher kommt es bei der Leistungsbemessung nur noch auf die Schaltfrequenz an. Die minimale Ladezeit, Schalter offen, für den Kondensator beträgt 3* τ, sprich 3 *Ladewiderstand*Schwingkreiskondensator. Anfangs war dies ein 22 kΩ/1 W Widerstand. Ein kleiner Funke sprang über, es reichte aber nicht für eine Jakobsleiter und so kamen 22 kΩ Parallel dazu, womit die Ladezeit sank. Jetzt zeigte der Aufbau seine volle Pracht.

Der Geruch verriet allerdings, die Widerstände wurden zu heiß, denn beim Materialeinkauf wurde großzügig mit einem Tastverhältnis von 1:100 gerechnet und erst bei der Praxiserprobung auf 1:10 reduziert, wodurch wesentlich mehr Ladezyklen pro Zeit erfolgten mit wesentlich höhere Verlusten am Widerstand. Daher sei hier das Parallelschalten von drei bis vier 33 kΩ/1 W Widerständen empfohlen (genaue Berechnungen stehen noch aus). Insgesamt ergibt sich damit eine Ladezeit von 1 ms und eine Schwingzeit von 100 µs.

Statt eines richtigen Schalters befindet sich in der Schaltung ein MOSFET (z. B. BUZ91A) der für 300 Volt ausgelegt ist. Eine Zeitgeberelektronik steuert die Gatespannung, siehe nächster Abschnitt.

Die Experimentierfreude soll jedem selbst überlassen bleiben in Form weiterer Tuningmaßnahmen durch mehr Widerstände und in Folge geringer Ladezeit nach dem Prinzip mehr Leistung = mehr Spaß. Eine Halbierung sollte noch drin sein, die Verlustleistung steigt aber mit der Schaltfrequenz weiter und der Wert der einzelnen Widerstände sollte auf 39 kΩ oder 39 kΩ erhöht werden.

Statt eines Trafos können sekundärseitig auch zwei in Serie geschaltet werden und die Spannung verdoppelt sich. Mehrere geht nicht, da ansonsten die Potentialdifferenz zur Primärseite zu hoch wird und der Trafo durchschlägt.

=== Zeitgeber NE555 ===

Als Zeitgeber kommt der allseits-bekannte NE555 als astabiler Multivibrator zum Einsatz. Der obere Teil bildet die Spannungsversorgung mit 78xx in Standardschaltung.

[[Bild:Hochspannung ne555.svg]]

Zur Spannungsversorgung muss nichts weiter erklärt werden.

Die Schaltung an Output dient als Inverter da die Multivibratorschaltung lange Pulse mit kurzen Pausen erzeugt, der MOSFET genau umgekehrt lange aus und kurz ein sein soll. Der Arbeitswiderstand beträgt 470 Ω der Basisvorwiderstand 10 kΩ. Der Kondensator parallel beträgt 500 pF und soll die Basis-Emitter-Kapazität füllen, damit der Transistor schneller durchschaltet. Keine Ahnung, ob das überhaupt notwendig ist, aber wer will schon sein Oszi mit Hochspannungsmessungen zerstören? Der Bipolar-Transistor ist ein BC557B also pnp. Signal-Masse ist mit der Source vom MOSFET verbunden der Inverter-Ausgang mit Gate.

Der Kern des Multivibrators besteht aus zwei Widerständen und einem Kondensator. Die Puls und Pausenzeit ergibt sich grob nach folgender Formel:
:<math>t = 0{,}7 \cdot R \cdot C</math>
:<math>R = \frac {t}{0{,}7 \cdot C} </math>

Die Kapazität beträgt 100 nF. Bei 1 ms Pausenzeit beträgt der Widerstand an Versorgungsspannung 14 kΩ und der zum Disch-Eingang 1,4 kΩ. Letztenlich zum Einsatz kam die Paarung 10 kΩ/1 kΩ.

=== Jakobsleiter ===

Aufgrund der geringen Leistung wird die Jakobsleiter nicht überdimensional groß. Als Leiter genügt der für den Lochrasteraufbau übliche Silberdraht. Das untere Ende muss einen sanften Übergang zu den Versorgungsleitungen bilden, ein scharfer Knick führt zu Verzerrungen im elektrischen Feld und der Lichtbogen kommt nicht vom Fleck. Damit der Lichtbogen genug beschleunigt, so dass er auch am oberen Ende abreißt, muss er genug Anlauf bekommen. Die Jakobsleiter darf dabei nicht zu weit auseinander gehen, da sonst kein Speed zustande kommt. Ein leichtes Öffnen ist trotzdem wichtig, denn es hat sich gezeigt, dass ansonsten der Lichtbogen gerne zu weit oben zündet. Die Abriss sollte nicht zu lange sein, sonst tritt wieder der Effekt des einschlafenden Lichtbogens auf, aber auch nicht zu schroff, denn ein Knick bewirkt Zündungen an der falschen Stelle. Nicht nur aus ästhetischen Gründen ist daher das obere Ende bei manchen Aufbauten gekringelt. Einfache gebogene Konstruktionen funktionieren auch.

Insgesamt ist die Konstruktion der Jakobsleiter der fieseligste Teil des Aufbau. Bevor die Funken dauerhaft steigen und nicht ständig einschlafen braucht es eine gewisse Probier- und Lernphase.

[[Bild:Jakobsleiter.svg]]

=== Inbetriebnahme ===

Für das Lochraster-Layout sei hier kein Plan vorgegeben und kann sich jeder selbst zusammenreimen.

Hochspannungsteil aufbauen und Gate, Drain und Source mit Lötbrücke kurzschließen. Wenn alles in Ordnung ist leuchtet die LED permanent. Lötbrücke zwischen Drain und Gate auftrennen dann darf die LED nicht mehr leuchten. Ansonsten ist der MOSFET defekt.

Nun den Schaltungsteil für den Zeitgeber aufbauen, aber noch nicht mit dem MOSFET verbinden. Leuchtet die LED der Versorgungsspannung ist alles in Ordnung. Jetzt Zeitgeber und MOSFET verbinden und Lötbrücke auftrennen. Der Luftspalt zwischen der Jakobsleiter sollte anfangs eher klein sein. Nach dem einstecken leuchten beide LEDs und Funken schlagen über, die Schaltung ist Einsatzbereit.

Bei der Fehlersuche helfen zusätzliche LEDs etwa mit Vorwiderstand Parallel zum Arbeitswiderstand des Inverters oder am Output vom NE555.

Die gesamte Schaltung ist mit der Netzspannung verbunden vor dem Berühren der Schaltung immer Netzstecker ziehen, da Kabelschalter meist nur ein-polig Trennen.

==Material==
* Schraubklemme RM 5,0 zum Netzkabel anschließen
* Sicherung
* Lochrasterplatine ca. 10cm x 10cm
* Netzkabel (Vorsicht: Kabelschalter trennen meist nur einpolig)
* 4x M3 Schraube 25mm und Mutter als Füßchen

=== Hochspannungsteil ===

* 5x 33 kOhm 1W Metallschichtwiderstände zum Kondensatoraufladen
* LED mit 10mA Nennstrom in Reihe zu einem der Ladewiderstände als Funktionsanzeige
* [[FET]] (BUZ90, BUZ91, IRF730 o.ä)
* Zündspule (ZS 1052, Conrad/Voelkner) und passenden Kondensator mit 47 nF/X2 für Schwingkreis
* Brückengleichrichter (B250C800 o.ä.)
* Siebkondensator ≈ 4,7µF/350V
* Entladewiderstand mit ≈ 560 kΩ für den Siebkondensator

=== Taktgenerator ===
* NE555
* Brückengleichrichter (B250C800 o.ä.)
* Siebkondensator ≈ 100 µF
* LED mit passendem Vorwiderstand als Betriebsanzeige
* Stabi LM7812
* Kondensator 0.1µF für Stabi-Ausgang
* Trafo 12V/30 mA o.ä.
* Zeitgeber-Kondensator 0.1 µF
* Zeitgeber-Widerstände 1kΩ + 10kΩ
* BC557B als Inverter für NE555 Ausgang
* Boostkondensator für BC557B 500 pF
* 10 kΩ Basisvorwiderstand für BC557B
* 560 Ω Arbeitswiderstand für BC557B

== Sicherheitshinweise ==

* Trotz Trafo hängt die gesamte Schaltung an Netzpotential.
* Nach dem Ausstecken noch 10 Sekunden warten bis die Kondensatoren sicher entladen sind.
* Kabelschalter trennen nicht immer allpolig, also lieber den Stecker ziehen.
* Um den Hochspannungsanschluss herum die überflüssigen Lötaugen entfernen, sonst verkürzt sich die Funkenstrecke zur Primärseite.
* Vor der Erstinbetriebnahme den Hochspannungsbereich mit Spiritus gründlich von Lötfett befreien
* Beim Lochrasteraufbau ist darauf zu achten, dass genügen Abstand zwischen Primär und Hochspannungsseite eingehalten wird.
* Für Schäden durch Hochspannung ist jeder selbst verantwortlich
* Beim Betrieb kann durch die hohen Temperaturen der Stickstoff aus der Luft zu giftigen Stickoxiden verbrannt sowie der Luftsauerstoff zu Ozon umgeformt werden, welches die Atemwege reizt. Allerdings ist das bei solch kleinen Leistungen relativ unbedenklich.

== Alternativen ==
* Zeilentrafo aus dem Fernseher
* Kfz-Zündspule vom Schrottplatz
* Hochspannungskaskade
* Zwei Mikrowellentrafos (MOT) für ca. 4 kV, vom Schrott
* Neon Sign Transformer (NST), bei Ebay
* Messwandler für Hochspannungsmessung (Potential-Transformer), wenn man sowas hat
* Elektor-Projekt Jakobsleiter (03/2006), für Leute mit Geld
* (Netzteil einer Kaltkathodenröhre (CCFL), meist aber zu schwach)
* Labornetzgerät für Hochspannung, für Leute mit ganz viel Geld
* 100kV Trafo aus China für ~3€

Zündkabel, Anodenkabel, und Laborleitungen haben eine hohe Isolationsspannung, so kann Spannung sicher transportiert werden.

== Weblinks ==
* [http://www.hcrs.at/TVLINE.HTM Hochspannung erzeugen mit Zeilentrafo]
* [http://geocities.com/CapeCanaveral/Lab/5322/hv2.html Snock's High Voltage Page]
;Videos
* '''[http://de.youtube.com/watch?v=DhWgCMReGKk&feature=channel_page Dieses Projekt in Aktion]'''
* [http://de.youtube.com/watch?v=GNbvg9jfDr8&feature=related Jakobsleiter mit NST]
* [http://de.youtube.com/watch?v=CUxbIuxqQl8&feature=related CD mit Hochspannungsbehandlung]
* [http://de.youtube.com/watch?v=CRLCW6alEwc&feature=related Hochspannungslabor]
* [http://de.youtube.com/watch?v=aAYGNcA34UI&feature=related Zeilentrafo im Einsatz]
* [http://www.andreas-kilchenmann.ag.vu/jakobsleiter.html Mikrowellentrafo]
* [https://www.youtube.com/watch?v=Uv-6YgbDoyI High Voltage Jacob's ladder with Gabriel electrode]

[[Kategorie:Projekte]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]

Mini-Jakobsleiter

2021-05-27T12:29:10Z

Nikola tesla: /* Hochspannung erzeugen */

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|[[Bild:High voltage warning.svg|100px]]
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<center><big>'''Achtung, hier wird mit lebensgefährlicher Netzspannung gearbeitet. Dieses Projekt ist nur für Personen geeignet, die mit den notwendigen Sicherheitsvorkehrungen vertraut sind.'''
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[[Bild:Jakobsleiter in Aktion.jpg|thumb|Jakobsleiter in Aktion (Aufbau entspricht nicht exakt den Angaben)]]

Schlagen irgendwo Funken über, so erregt man die Aufmerksamkeit aller Anwesenden und Jeder versteht: Hier fließt Strom! Besonders faszinierend sind die kletternden Lichtbögen der sogenannten '''Jakobsleiter''', doch selbst Hochspannung zu erzeugen trauen sich die Wenigsten zu. Dabei macht es gar nicht so viel Aufwand, sobald der richtige Weg bekannt ist. Grundstein dieses Projekts bildete das Datenblatt für den Zündtrafo ZS 1052 auf Conrad.de. Das Ergebnis ist ein Mini-Jakobsleiter im Lochrasteraufbau.

== Funktionsprinzip ==

=== Hochspannung erzeugen ===

Der Brückengleichrichter mit dem Elko erzeugt eine Gleichspannung in Höhe von ca. 325V. Der Widerstand (≈560 kΩ) parallel zum Elko entlädt diesen nach dem Ausschalten des Hochspannungsgenerators zügig. Bei offenem Schalter lädt sich der Schwingkreiskondensator über den Widerstand auf und bei geschlossenem Schalter bildet der Kondensator mit der Induktivität des Trafos einen Parallelschwingkreis und transformiert die Netzspannung zu etwa 11 kV Hochspannung. Der Ladewiderstand hängt an 325V und hat keinen Einfluss auf den Schwingkreis.

[[Bild:Hochspannungsschwingkreis.svg]]

Dass der Ladewiderstand mit dem Kondensator direkt gegen Masse geschaltet wird, vereinfacht den Aufbau erheblich, so ist kein Wechselschalter von Nöten. Dafür darf der Schalter nur kurz geschlossen werden. Da Elektronik zum Einsatz kommt, ist das aber kein nennenswertes Problem.

Die Resonanz spielt für die Funktion keine Rolle und stellt nur einen Nebeneffekt dar. Der Kondensator bietet zwei wesentliche Vorteile: er wird mit einer definierten Energiemenge aufgeladen und liefert eine definierte Spannung. Dadurch haben Kurzschlüsse, dazu zählen auch Lichtbögen, keine gravierenden Auswirkungen auf den Trafo. Der Trafo übersetzt die Kondensatorspannung gemäß seines Übersetzungsverhältnisses auf die Sekundärseite.

Eine genauen Berechnung der Bauteile im voraus ist nicht möglich, denn für Jakobsleitern gibt es keine spezielle Theorie. Die Ausgangsbasis bildet der Zündtrafo, dessen Datenblatt legt einen Kondensator mit Kapazität 47 nF fest. Ein Oszillogramm zeigt, dass bis zum Abklingen der Resonanz etwa 100 µs vergehen. Solange sollte also der Schalter mindestens geschlossen bleiben, aber auch nicht länger um den Ladewiderstand zu schonen. Die Ladespannung für den Kondensator wird dort mit 300 Volt angegeben, also im Bereich des Gleichrichtwerts der Netzspannung. Somit war klar, woraus die Spannungsversorgung erzeugt wird.

Nun kommt der wesentliche Praxiswert: eine Kondensatorladung enthält eine definierte Energiemenge. Daher kommt es bei der Leistungsbemessung nur noch auf die Schaltfrequenz an. Die minimale Ladezeit, Schalter offen, für den Kondensator beträgt 3* τ, sprich 3 *Ladewiderstand*Schwingkreiskondensator. Anfangs war dies ein 22 kΩ/1 W Widerstand. Ein kleiner Funke sprang über, es reichte aber nicht für eine Jakobsleiter und so kamen 22 kΩ Parallel dazu, womit die Ladezeit sank. Jetzt zeigte der Aufbau seine volle Pracht.

Der Geruch verriet allerdings, die Widerstände wurden zu heiß, denn beim Materialeinkauf wurde großzügig mit einem Tastverhältnis von 1:100 gerechnet und erst bei der Praxiserprobung auf 1:10 reduziert, wodurch wesentlich mehr Ladezyklen pro Zeit erfolgten mit wesentlich höhere Verlusten am Widerstand. Daher sei hier das Parallelschalten von drei bis vier 33 kΩ/1 W Widerständen empfohlen (genaue Berechnungen stehen noch aus). Insgesamt ergibt sich damit eine Ladezeit von 1 ms und eine Schwingzeit von 100 µs.

Statt eines richtigen Schalters befindet sich in der Schaltung ein MOSFET (z. B. BUZ91A) der für 300 Volt ausgelegt ist. Eine Zeitgeberelektronik steuert die Gatespannung, siehe nächster Abschnitt.

Die Experimentierfreude soll jedem selbst überlassen bleiben in Form weiterer Tuningmaßnahmen durch mehr Widerstände und in Folge geringer Ladezeit nach dem Prinzip mehr Leistung = mehr Spaß. Eine Halbierung sollte noch drin sein, die Verlustleistung steigt aber mit der Schaltfrequenz weiter und der Wert der einzelnen Widerstände sollte auf 39 kΩ oder 39 kΩ erhöht werden.

Statt eines Trafos können sekundärseitig auch zwei in Serie geschaltet werden und die Spannung verdoppelt sich. Mehrere geht nicht, da ansonsten die Potentialdifferenz zur Primärseite zu hoch wird und der Trafo durchschlägt.

=== Zeitgeber NE555 ===

Als Zeitgeber kommt der allseits-bekannte NE555 als astabiler Multivibrator zum Einsatz. Der obere Teil bildet die Spannungsversorgung mit 78xx in Standardschaltung.

[[Bild:Hochspannung ne555.svg]]

Zur Spannungsversorgung muss nichts weiter erklärt werden.

Die Schaltung an Output dient als Inverter da die Multivibratorschaltung lange Pulse mit kurzen Pausen erzeugt, der MOSFET genau umgekehrt lange aus und kurz ein sein soll. Der Arbeitswiderstand beträgt 470 Ω der Basisvorwiderstand 10 kΩ. Der Kondensator parallel beträgt 500 pF und soll die Basis-Emitter-Kapazität füllen, damit der Transistor schneller durchschaltet. Keine Ahnung, ob das überhaupt notwendig ist, aber wer will schon sein Oszi mit Hochspannungsmessungen zerstören? Der Bipolar-Transistor ist ein BC557B also pnp. Signal-Masse ist mit der Source vom MOSFET verbunden der Inverter-Ausgang mit Gate.

Der Kern des Multivibrators besteht aus zwei Widerständen und einem Kondensator. Die Puls und Pausenzeit ergibt sich grob nach folgender Formel:
:<math>t = 0{,}7 \cdot R \cdot C</math>
:<math>R = \frac {t}{0{,}7 \cdot C} </math>

Die Kapazität beträgt 100 nF. Bei 1 ms Pausenzeit beträgt der Widerstand an Versorgungsspannung 14 kΩ und der zum Disch-Eingang 1,4 kΩ. Letztenlich zum Einsatz kam die Paarung 10 kΩ/1 kΩ.

=== Jakobsleiter ===

Aufgrund der geringen Leistung wird die Jakobsleiter nicht überdimensional groß. Als Leiter genügt der für den Lochrasteraufbau übliche Silberdraht. Das untere Ende muss einen sanften Übergang zu den Versorgungsleitungen bilden, ein scharfer Knick führt zu Verzerrungen im elektrischen Feld und der Lichtbogen kommt nicht vom Fleck. Damit der Lichtbogen genug beschleunigt, so dass er auch am oberen Ende abreißt, muss er genug Anlauf bekommen. Die Jakobsleiter darf dabei nicht zu weit auseinander gehen, da sonst kein Speed zustande kommt. Ein leichtes Öffnen ist trotzdem wichtig, denn es hat sich gezeigt, dass ansonsten der Lichtbogen gerne zu weit oben zündet. Die Abriss sollte nicht zu lange sein, sonst tritt wieder der Effekt des einschlafenden Lichtbogens auf, aber auch nicht zu schroff, denn ein Knick bewirkt Zündungen an der falschen Stelle. Nicht nur aus ästhetischen Gründen ist daher das obere Ende bei manchen Aufbauten gekringelt. Einfache gebogene Konstruktionen funktionieren auch.

Insgesamt ist die Konstruktion der Jakobsleiter der fieseligste Teil des Aufbau. Bevor die Funken dauerhaft steigen und nicht ständig einschlafen braucht es eine gewisse Probier- und Lernphase.

[[Bild:Jakobsleiter.svg]]

=== Inbetriebnahme ===

Für das Lochraster-Layout sei hier kein Plan vorgegeben und kann sich jeder selbst zusammenreimen.

Hochspannungsteil aufbauen und Gate, Drain und Source mit Lötbrücke kurzschließen. Wenn alles in Ordnung ist leuchtet die LED permanent. Lötbrücke zwischen Drain und Gate auftrennen dann darf die LED nicht mehr leuchten. Ansonsten ist der MOSFET defekt.

Nun den Schaltungsteil für den Zeitgeber aufbauen, aber noch nicht mit dem MOSFET verbinden. Leuchtet die LED der Versorgungsspannung ist alles in Ordnung. Jetzt Zeitgeber und MOSFET verbinden und Lötbrücke auftrennen. Der Luftspalt zwischen der Jakobsleiter sollte anfangs eher klein sein. Nach dem einstecken leuchten beide LEDs und Funken schlagen über, die Schaltung ist Einsatzbereit.

Bei der Fehlersuche helfen zusätzliche LEDs etwa mit Vorwiderstand Parallel zum Arbeitswiderstand des Inverters oder am Output vom NE555.

Die gesamte Schaltung ist mit der Netzspannung verbunden vor dem Berühren der Schaltung immer Netzstecker ziehen, da Kabelschalter meist nur ein-polig Trennen.

==Material==
* Schraubklemme RM 5,0 zum Netzkabel anschließen
* Sicherung
* Lochrasterplatine ca. 10cm x 10cm
* Netzkabel (Vorsicht: Kabelschalter trennen meist nur einpolig)
* 4x M3 Schraube 25mm und Mutter als Füßchen

=== Hochspannungsteil ===

* 5x 33 kOhm 1W Metallschichtwiderstände zum Kondensatoraufladen
* LED mit 10mA Nennstrom in Reihe zu einem der Ladewiderstände als Funktionsanzeige
* [[FET]] (BUZ90, BUZ91, IRF730 o.ä)
* Zündspule (ZS 1052, Conrad/Voelkner) und passenden Kondensator mit 47 nF/X2 für Schwingkreis
* Brückengleichrichter (B250C800 o.ä.)
* Siebkondensator ≈ 4,7µF/350V
* Entladewiderstand mit ≈ 560 kΩ für den Siebkondensator

=== Taktgenerator ===
* NE555
* Brückengleichrichter (B250C800 o.ä.)
* Siebkondensator ≈ 100 µF
* LED mit passendem Vorwiderstand als Betriebsanzeige
* Stabi LM7812
* Kondensator 0.1µF für Stabi-Ausgang
* Trafo 12V/30 mA o.ä.
* Zeitgeber-Kondensator 0.1 µF
* Zeitgeber-Widerstände 1kΩ + 10kΩ
* BC557B als Inverter für NE555 Ausgang
* Boostkondensator für BC557B 500 pF
* 10 kΩ Basisvorwiderstand für BC557B
* 560 Ω Arbeitswiderstand für BC557B

== Sicherheitshinweise ==

* Trotz Trafo hängt die gesamte Schaltung an Netzpotential.
* Nach dem Ausstecken noch 10 Sekunden warten bis die Kondensatoren sicher entladen sind.
* Kabelschalter trennen nicht immer allpolig, also lieber den Stecker ziehen.
* Um den Hochspannungsanschluss herum die überflüssigen Lötaugen entfernen, sonst verkürzt sich die Funkenstrecke zur Primärseite.
* Vor der Erstinbetriebnahme den Hochspannungsbereich mit Spiritus gründlich von Lötfett befreien
* Beim Lochrasteraufbau ist darauf zu achten, dass genügen Abstand zwischen Primär und Hochspannungsseite eingehalten wird.
* Für Schäden durch Hochspannung ist jeder selbst verantwortlich
* Beim Betrieb entsteht unkontrollierte elektromagnetische Strahlung über ein breites Frequenzspektrum, die zu Funkstörungen im Umfeld führen kann
* Beim Betrieb kann durch die hohen Temperaturen der Stickstoff aus der Luft zu giftigen Stickoxiden verbrannt sowie der Luftsauerstoff zu Ozon umgeformt werden, welches die Atemwege reizt

== Alternativen ==
* Zeilentrafo aus dem Fernseher
* Kfz-Zündspule vom Schrottplatz
* Hochspannungskaskade
* Zwei Mikrowellentrafos (MOT) für ca. 4 kV, vom Schrott
* Neon Sign Transformer (NST), bei Ebay
* Messwandler für Hochspannungsmessung (Potential-Transformer), wenn man sowas hat
* Elektor-Projekt Jakobsleiter (03/2006), für Leute mit Geld
* (Netzteil einer Kaltkathodenröhre (CCFL), meist aber zu schwach)
* Labornetzgerät für Hochspannung, für Leute mit ganz viel Geld
* 100kV Trafo aus China für ~3€

Zündkabel, Anodenkabel, und Laborleitungen haben eine hohe Isolationsspannung, so kann Spannung sicher transportiert werden.

== Weblinks ==
* [http://www.hcrs.at/TVLINE.HTM Hochspannung erzeugen mit Zeilentrafo]
* [http://geocities.com/CapeCanaveral/Lab/5322/hv2.html Snock's High Voltage Page]
;Videos
* '''[http://de.youtube.com/watch?v=DhWgCMReGKk&feature=channel_page Dieses Projekt in Aktion]'''
* [http://de.youtube.com/watch?v=GNbvg9jfDr8&feature=related Jakobsleiter mit NST]
* [http://de.youtube.com/watch?v=CUxbIuxqQl8&feature=related CD mit Hochspannungsbehandlung]
* [http://de.youtube.com/watch?v=CRLCW6alEwc&feature=related Hochspannungslabor]
* [http://de.youtube.com/watch?v=aAYGNcA34UI&feature=related Zeilentrafo im Einsatz]
* [http://www.andreas-kilchenmann.ag.vu/jakobsleiter.html Mikrowellentrafo]
* [https://www.youtube.com/watch?v=Uv-6YgbDoyI High Voltage Jacob's ladder with Gabriel electrode]

[[Kategorie:Projekte]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]

Mini-Jakobsleiter

2021-05-27T12:27:39Z

Nikola tesla: /* Hochspannung erzeugen */

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|[[Bild:High voltage warning.svg|100px]]
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<center><big>'''Achtung, hier wird mit lebensgefährlicher Netzspannung gearbeitet. Dieses Projekt ist nur für Personen geeignet, die mit den notwendigen Sicherheitsvorkehrungen vertraut sind.'''
|[[Bild:High voltage warning.svg|100px]]
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</big></center>
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[[Bild:Jakobsleiter in Aktion.jpg|thumb|Jakobsleiter in Aktion (Aufbau entspricht nicht exakt den Angaben)]]

Schlagen irgendwo Funken über, so erregt man die Aufmerksamkeit aller Anwesenden und Jeder versteht: Hier fließt Strom! Besonders faszinierend sind die kletternden Lichtbögen der sogenannten '''Jakobsleiter''', doch selbst Hochspannung zu erzeugen trauen sich die Wenigsten zu. Dabei macht es gar nicht so viel Aufwand, sobald der richtige Weg bekannt ist. Grundstein dieses Projekts bildete das Datenblatt für den Zündtrafo ZS 1052 auf Conrad.de. Das Ergebnis ist ein Mini-Jakobsleiter im Lochrasteraufbau.

== Funktionsprinzip ==

=== Hochspannung erzeugen ===

Der Brückengleichrichter mit dem Elko erzeugt eine Gleichspannung in Höhe von ca. 325 Volt. Der Widerstand (≈560 kΩ) parallel zum Elko entlädt diesen nach dem Ausschalten des Hochspannungsgenerators zügig. Bei offenem Schalter lädt sich der Schwingkreiskondensator über den Widerstand auf und bei geschlossenem Schalter bildet der Kondensator mit der Induktivität des Trafos einen Parallelschwingkreis und transformiert die Netzspannung zu etwa 11 kV Hochspannung. Der Ladewiderstand hängt an 315 Volt und hat keinen Einfluss auf den Schwingkreis.

[[Bild:Hochspannungsschwingkreis.svg]]

Dass der Ladewiderstand mit dem Kondensator direkt gegen Masse geschaltet wird, vereinfacht den Aufbau erheblich, so ist kein Wechselschalter von Nöten. Dafür darf der Schalter nur kurz geschlossen werden. Da Elektronik zum Einsatz kommt, ist das aber kein nennenswertes Problem.

Die Resonanz spielt für die Funktion keine Rolle und stellt nur einen Nebeneffekt dar. Der Kondensator bietet zwei wesentliche Vorteile: er wird mit einer definierten Energiemenge aufgeladen und liefert eine definierte Spannung. Dadurch haben Kurzschlüsse, dazu zählen auch Lichtbögen, keine gravierenden Auswirkungen auf den Trafo. Der Trafo übersetzt die Kondensatorspannung gemäß seines Übersetzungsverhältnisses auf die Sekundärseite.

Eine genauen Berechnung der Bauteile im voraus ist nicht möglich, denn für Jakobsleitern gibt es keine spezielle Theorie. Die Ausgangsbasis bildet der Zündtrafo, dessen Datenblatt legt einen Kondensator mit Kapazität 47 nF fest. Ein Oszillogramm zeigt, dass bis zum Abklingen der Resonanz etwa 100 µs vergehen. Solange sollte also der Schalter mindestens geschlossen bleiben, aber auch nicht länger um den Ladewiderstand zu schonen. Die Ladespannung für den Kondensator wird dort mit 300 Volt angegeben, also im Bereich des Gleichrichtwerts der Netzspannung. Somit war klar, woraus die Spannungsversorgung erzeugt wird.

Nun kommt der wesentliche Praxiswert: eine Kondensatorladung enthält eine definierte Energiemenge. Daher kommt es bei der Leistungsbemessung nur noch auf die Schaltfrequenz an. Die minimale Ladezeit, Schalter offen, für den Kondensator beträgt 3* τ, sprich 3 *Ladewiderstand*Schwingkreiskondensator. Anfangs war dies ein 22 kΩ/1 W Widerstand. Ein kleiner Funke sprang über, es reichte aber nicht für eine Jakobsleiter und so kamen 22 kΩ Parallel dazu, womit die Ladezeit sank. Jetzt zeigte der Aufbau seine volle Pracht.

Der Geruch verriet allerdings, die Widerstände wurden zu heiß, denn beim Materialeinkauf wurde großzügig mit einem Tastverhältnis von 1:100 gerechnet und erst bei der Praxiserprobung auf 1:10 reduziert, wodurch wesentlich mehr Ladezyklen pro Zeit erfolgten mit wesentlich höhere Verlusten am Widerstand. Daher sei hier das Parallelschalten von drei bis vier 33 kΩ/1 W Widerständen empfohlen (genaue Berechnungen stehen noch aus). Insgesamt ergibt sich damit eine Ladezeit von 1 ms und eine Schwingzeit von 100 µs.

Statt eines richtigen Schalters befindet sich in der Schaltung ein MOSFET (z. B. BUZ91A) der für 300 Volt ausgelegt ist. Eine Zeitgeberelektronik steuert die Gatespannung, siehe nächster Abschnitt.

Die Experimentierfreude soll jedem selbst überlassen bleiben in Form weiterer Tuningmaßnahmen durch mehr Widerstände und in Folge geringer Ladezeit nach dem Prinzip mehr Leistung = mehr Spaß. Eine Halbierung sollte noch drin sein, die Verlustleistung steigt aber mit der Schaltfrequenz weiter und der Wert der einzelnen Widerstände sollte auf 39 kΩ oder 39 kΩ erhöht werden.

Statt eines Trafos können sekundärseitig auch zwei in Serie geschaltet werden und die Spannung verdoppelt sich. Mehrere geht nicht, da ansonsten die Potentialdifferenz zur Primärseite zu hoch wird und der Trafo durchschlägt.

=== Zeitgeber NE555 ===

Als Zeitgeber kommt der allseits-bekannte NE555 als astabiler Multivibrator zum Einsatz. Der obere Teil bildet die Spannungsversorgung mit 78xx in Standardschaltung.

[[Bild:Hochspannung ne555.svg]]

Zur Spannungsversorgung muss nichts weiter erklärt werden.

Die Schaltung an Output dient als Inverter da die Multivibratorschaltung lange Pulse mit kurzen Pausen erzeugt, der MOSFET genau umgekehrt lange aus und kurz ein sein soll. Der Arbeitswiderstand beträgt 470 Ω der Basisvorwiderstand 10 kΩ. Der Kondensator parallel beträgt 500 pF und soll die Basis-Emitter-Kapazität füllen, damit der Transistor schneller durchschaltet. Keine Ahnung, ob das überhaupt notwendig ist, aber wer will schon sein Oszi mit Hochspannungsmessungen zerstören? Der Bipolar-Transistor ist ein BC557B also pnp. Signal-Masse ist mit der Source vom MOSFET verbunden der Inverter-Ausgang mit Gate.

Der Kern des Multivibrators besteht aus zwei Widerständen und einem Kondensator. Die Puls und Pausenzeit ergibt sich grob nach folgender Formel:
:<math>t = 0{,}7 \cdot R \cdot C</math>
:<math>R = \frac {t}{0{,}7 \cdot C} </math>

Die Kapazität beträgt 100 nF. Bei 1 ms Pausenzeit beträgt der Widerstand an Versorgungsspannung 14 kΩ und der zum Disch-Eingang 1,4 kΩ. Letztenlich zum Einsatz kam die Paarung 10 kΩ/1 kΩ.

=== Jakobsleiter ===

Aufgrund der geringen Leistung wird die Jakobsleiter nicht überdimensional groß. Als Leiter genügt der für den Lochrasteraufbau übliche Silberdraht. Das untere Ende muss einen sanften Übergang zu den Versorgungsleitungen bilden, ein scharfer Knick führt zu Verzerrungen im elektrischen Feld und der Lichtbogen kommt nicht vom Fleck. Damit der Lichtbogen genug beschleunigt, so dass er auch am oberen Ende abreißt, muss er genug Anlauf bekommen. Die Jakobsleiter darf dabei nicht zu weit auseinander gehen, da sonst kein Speed zustande kommt. Ein leichtes Öffnen ist trotzdem wichtig, denn es hat sich gezeigt, dass ansonsten der Lichtbogen gerne zu weit oben zündet. Die Abriss sollte nicht zu lange sein, sonst tritt wieder der Effekt des einschlafenden Lichtbogens auf, aber auch nicht zu schroff, denn ein Knick bewirkt Zündungen an der falschen Stelle. Nicht nur aus ästhetischen Gründen ist daher das obere Ende bei manchen Aufbauten gekringelt. Einfache gebogene Konstruktionen funktionieren auch.

Insgesamt ist die Konstruktion der Jakobsleiter der fieseligste Teil des Aufbau. Bevor die Funken dauerhaft steigen und nicht ständig einschlafen braucht es eine gewisse Probier- und Lernphase.

[[Bild:Jakobsleiter.svg]]

=== Inbetriebnahme ===

Für das Lochraster-Layout sei hier kein Plan vorgegeben und kann sich jeder selbst zusammenreimen.

Hochspannungsteil aufbauen und Gate, Drain und Source mit Lötbrücke kurzschließen. Wenn alles in Ordnung ist leuchtet die LED permanent. Lötbrücke zwischen Drain und Gate auftrennen dann darf die LED nicht mehr leuchten. Ansonsten ist der MOSFET defekt.

Nun den Schaltungsteil für den Zeitgeber aufbauen, aber noch nicht mit dem MOSFET verbinden. Leuchtet die LED der Versorgungsspannung ist alles in Ordnung. Jetzt Zeitgeber und MOSFET verbinden und Lötbrücke auftrennen. Der Luftspalt zwischen der Jakobsleiter sollte anfangs eher klein sein. Nach dem einstecken leuchten beide LEDs und Funken schlagen über, die Schaltung ist Einsatzbereit.

Bei der Fehlersuche helfen zusätzliche LEDs etwa mit Vorwiderstand Parallel zum Arbeitswiderstand des Inverters oder am Output vom NE555.

Die gesamte Schaltung ist mit der Netzspannung verbunden vor dem Berühren der Schaltung immer Netzstecker ziehen, da Kabelschalter meist nur ein-polig Trennen.

==Material==
* Schraubklemme RM 5,0 zum Netzkabel anschließen
* Sicherung
* Lochrasterplatine ca. 10cm x 10cm
* Netzkabel (Vorsicht: Kabelschalter trennen meist nur einpolig)
* 4x M3 Schraube 25mm und Mutter als Füßchen

=== Hochspannungsteil ===

* 5x 33 kOhm 1W Metallschichtwiderstände zum Kondensatoraufladen
* LED mit 10mA Nennstrom in Reihe zu einem der Ladewiderstände als Funktionsanzeige
* [[FET]] (BUZ90, BUZ91, IRF730 o.ä)
* Zündspule (ZS 1052, Conrad/Voelkner) und passenden Kondensator mit 47 nF/X2 für Schwingkreis
* Brückengleichrichter (B250C800 o.ä.)
* Siebkondensator ≈ 4,7µF/350V
* Entladewiderstand mit ≈ 560 kΩ für den Siebkondensator

=== Taktgenerator ===
* NE555
* Brückengleichrichter (B250C800 o.ä.)
* Siebkondensator ≈ 100 µF
* LED mit passendem Vorwiderstand als Betriebsanzeige
* Stabi LM7812
* Kondensator 0.1µF für Stabi-Ausgang
* Trafo 12V/30 mA o.ä.
* Zeitgeber-Kondensator 0.1 µF
* Zeitgeber-Widerstände 1kΩ + 10kΩ
* BC557B als Inverter für NE555 Ausgang
* Boostkondensator für BC557B 500 pF
* 10 kΩ Basisvorwiderstand für BC557B
* 560 Ω Arbeitswiderstand für BC557B

== Sicherheitshinweise ==

* Trotz Trafo hängt die gesamte Schaltung an Netzpotential.
* Nach dem Ausstecken noch 10 Sekunden warten bis die Kondensatoren sicher entladen sind.
* Kabelschalter trennen nicht immer allpolig, also lieber den Stecker ziehen.
* Um den Hochspannungsanschluss herum die überflüssigen Lötaugen entfernen, sonst verkürzt sich die Funkenstrecke zur Primärseite.
* Vor der Erstinbetriebnahme den Hochspannungsbereich mit Spiritus gründlich von Lötfett befreien
* Beim Lochrasteraufbau ist darauf zu achten, dass genügen Abstand zwischen Primär und Hochspannungsseite eingehalten wird.
* Für Schäden durch Hochspannung ist jeder selbst verantwortlich
* Beim Betrieb entsteht unkontrollierte elektromagnetische Strahlung über ein breites Frequenzspektrum, die zu Funkstörungen im Umfeld führen kann
* Beim Betrieb kann durch die hohen Temperaturen der Stickstoff aus der Luft zu giftigen Stickoxiden verbrannt sowie der Luftsauerstoff zu Ozon umgeformt werden, welches die Atemwege reizt

== Alternativen ==
* Zeilentrafo aus dem Fernseher
* Kfz-Zündspule vom Schrottplatz
* Hochspannungskaskade
* Zwei Mikrowellentrafos (MOT) für ca. 4 kV, vom Schrott
* Neon Sign Transformer (NST), bei Ebay
* Messwandler für Hochspannungsmessung (Potential-Transformer), wenn man sowas hat
* Elektor-Projekt Jakobsleiter (03/2006), für Leute mit Geld
* (Netzteil einer Kaltkathodenröhre (CCFL), meist aber zu schwach)
* Labornetzgerät für Hochspannung, für Leute mit ganz viel Geld
* 100kV Trafo aus China für ~3€

Zündkabel, Anodenkabel, und Laborleitungen haben eine hohe Isolationsspannung, so kann Spannung sicher transportiert werden.

== Weblinks ==
* [http://www.hcrs.at/TVLINE.HTM Hochspannung erzeugen mit Zeilentrafo]
* [http://geocities.com/CapeCanaveral/Lab/5322/hv2.html Snock's High Voltage Page]
;Videos
* '''[http://de.youtube.com/watch?v=DhWgCMReGKk&feature=channel_page Dieses Projekt in Aktion]'''
* [http://de.youtube.com/watch?v=GNbvg9jfDr8&feature=related Jakobsleiter mit NST]
* [http://de.youtube.com/watch?v=CUxbIuxqQl8&feature=related CD mit Hochspannungsbehandlung]
* [http://de.youtube.com/watch?v=CRLCW6alEwc&feature=related Hochspannungslabor]
* [http://de.youtube.com/watch?v=aAYGNcA34UI&feature=related Zeilentrafo im Einsatz]
* [http://www.andreas-kilchenmann.ag.vu/jakobsleiter.html Mikrowellentrafo]
* [https://www.youtube.com/watch?v=Uv-6YgbDoyI High Voltage Jacob's ladder with Gabriel electrode]

[[Kategorie:Projekte]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]

Labornetzgeräte

2021-05-27T12:21:07Z

Nikola tesla: /* Außenliegender Kühlkörper */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

== Funktionen ==

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Netzteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

=== Einfache Labornetzteile ===

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

[[Datei:Labornetzteil mit Anzeige für Spannung, Strom und Leistung.jpg|miniatur|rechts|Labornetzteil mit Anzeige für Spannung, Strom und Leistung]]
=== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ===

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

== Wichtige Eigenschaften ==

=== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ===

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

=== Verlustleistung und Kühlung ===

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

==== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ====
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relativ ruhig läuft.

==== Außenliegender Kühlkörper ====
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoffisolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

Dem steht entgegen, dass auch bei innenliegendem Kühler die Wärme nach draußen abgeführt werden muss.
Im Gegensatz zum außenliegenden Kühler werden beim innenliegenden Kühler die Bauteile thermisch höher belastet.
Typischerweise sind außenliegende Kühler an der Geräterückseite montiert, wo geringere Berührgefahr vorhanden ist. An den Außenseiten sind auch größere freie Flächen vorhanden, was den Einsatz großvolumiger Kühler ermöglicht, was gleichbedeutend mit einem schnelleren Wärmeabtransport ist. Eventuell ist dann sogar der Einsatz eines Lüfters nicht mehr nötig.

==== Lüftungsschlitze ====
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

==== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ====
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

=== Stabilität, Genauigkeit und Regelverhalten===

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

==== Stabilität ====

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Temperaturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

==== Genauigkeit ====

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigegenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

==== Regelverhalten ====

Ein Netzteil sollte eine Laständerung möglichst schnell ausregeln. Einfache Netzteile brauchen zum Regeln verhältnismäßig lang. Als einfaches Kriterium für die Qualität der Regelung kann folgender Test gemacht werden: Die Stromregelung wird mit kurzgeschlossenem Ausgang auf z.B. 20mA für eine entsprechende vorhandene LED eingestellt. Danach wird die Ausgangsspannung ohne kurzgeschlossenen Ausgang auf das Maximum eingestellt. Wird nun die LED ohne Vorwiderstand mit dem Netzteil verbunden zeigen sich die waren Qualitäten der Regelung. Bei den meisten Chinakrachern wird man das Sterben der LED nicht mal wahrnehmen. Aber auch an hochwertigen Netzteilen z.B. von R&S oder Agilent/Keysight/HP wird die LED oftmals nur noch ein letztes Mal aufleuchten, weil sich ein am Netzteilausgang vorhandener Kondensator hoher Kapazität über die LED entlädt und die Stromregelung diesen Strom nicht begrenzen kann. Ein Verzicht auf diese Kapazität wird mit anderen Nachteilen erkauft.

== Weitere Funktionen ==

=== Schnittstelle ===

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

=== Beleuchtung ===

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

== Vergleichstabelle Labornetzgeräte ==

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

=== Einfache lineare Labornetzgeräte ===

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="wikitable sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|-
|Hameg
|HM8040-3(Benötigt HM8001)
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|-
|Peaktech
|6080
|50
|15
|3
|1
|-
|McVoice
|WNT0-15-2000
|38
|15
|2
|1
|-
|Quatpower
|LN-1803C
|30
|18
|3
|1
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|}

=== Einfache Schaltnetzgeräte ===
{| border="1" class="wikitable sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|624
|30
|5
|1
|-
|Quatpower
|LN-3003
|40
|30
|3
|1
|}

=== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ===

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltbare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="wikitable sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|PSI 6032-03
|425
|32
|3
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2342-06B
|580
|42 + 42 + 6
|6 + 6 + 4
|3
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|ELV
|PPS 5330
|120
|30
|3
|1
|linear
|-
|ELV
|SPS 5630
|200
|30
|6 (max. 75W)
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32 + 32 + 5,5
|2 + 2 + 5
|3
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1500
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Korad
|KA3005P*
|90
|30
|5
|1
|linear
|-
|Rigol
|DP832<nowiki>*</nowiki>
|362
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|PeakTech
|1885
|270
|40
|5
|1
|getaktet
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|-
|TTI
|EX355R
|330
|35
|5
|1
|Mixed-mode (getaktet + linear)
|-
|TTI
|EX354RD
|480
|35 + 35
|4 + 4
|2
|Mixed-mode (getaktet + linear)
|-
|TTI
|EX354RT
|540
|35 + 35 + (1,5-5)
|4 + 4 + 5
|3
|Mixed-mode (getaktet + linear)
|}

<nowiki>*</nowiki> Rigol DP832(A), Kora KA3005P schalten die Ausgänge nicht physisch/galvanisch ab. Die Power-MOSFETs der Ausgangsstufe werden lediglich auf Soll-NULL gesetzt. Dies kann bei Drift auch durchaus ungleich 0,00 Volt bedeuten!

== Selbstbau ==

Das Projekt "Labornetzgerät" zählt zu den typischen, insbesondere von vielen Anfängern in Betracht gezogenen, Selbstbauprojekten. Man sollte jedoch stets darüber nachdenken, ob es ökonomisch sinnvoll ist, ein Labornetzgerät selbst zu bauen. Die Preise für brauchbare Labornetzgeräte sind, wie für alle elektronischen Geräte, im letzten Jahrzehnt noch ein mal erheblich gefallen. Besonders die Kosten für Gehäuse, dessen Bearbeitung und beim linearen Labornetzgerät die des sehr großen Transformators werden gern außer Acht gelassen, obwohl diese den Löwenanteil der Kosten beim Selbstbau eines Labornetzgerätes ausmachen.
Hat man natürlich ein passendes Gehäuse und einen großen Trafo zum Beispiel aus dem Elektroschrott holen können, kann der Selbstbau immer noch eine attraktive Möglichkeit sein, an ein hochwertiges linear geregeltes Labornetzgerät zu kommen. Der Lerneffekt ist beim Bau eines einfachen linearen Netzgerätes jedoch gering, die typischen Schaltungen sind seit Jahrzehnten bekannt.

== Siehe auch ==

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen]]

Standardbauelemente

2021-05-27T12:12:32Z

Nikola tesla: /* Timer */

Gerade Neulinge kennen das Problem: Man hat eine tolle Schaltung mit vielen Operationsverstärkern, Spannungsreglern, Logikbausteinen, ADCs, was auch immer entwickelt und jetzt geht's an die Realisierung.

Aber welche Bausteine nehmen in dem Wust der Angebote? Also erstmal auf die Seiten der Hersteller und die Produktpalette durchforsten. Nach einigen Stunden gewissenhafter Recherche hat man dann endlich alle Bauteile beisammen und will bestellen. Und dann kommt das böse Erwachen: Einige Bauelemente gibt's nur bei Reichelt, andere nur bei Conrad. Farnell hat zwar das meiste, aber da kann man als Privatperson leider nicht bestellen. Manche ICs bekommt man nur in 1000er Stückzahlen oder sind halt einfach nur viel zu teuer.

Nach einigen Jahren praktischer Erfahrung hat man dann seine "Standardbauelemente", die man immer wieder verwendet. Dieser Artikel soll helfen andere von dieser Erfahrung profitieren zu lassen. Ähnliche Anregungen findet man auch in der [http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.2 de.sci.electronics-FAQ: Grundausstattung des Bastlers].

== Hinweise ==
Hier soll eine Liste von häufig anzutreffenden, preiswerten und verfügbaren Standardbauelementen entstehen. Diese Liste soll knapp und bündig sein, für technische Daten wird auf die Datenblätter verwiesen. Hier gilt: "weniger ist mehr", exotische Bauelemente sind also unerwünscht. Für hier gelistete Typen sollte gelten:
* für Privatpersonen verfügbar
* preiswert (nicht billig)

Nicht gelistet werden sollen:
* hunderte Typen, die alle den gleichen Zweck erfüllen, aber keinen Mehrwert bringen. Stattdessen auf die bekanntesten / preiswertesten beschränken.
* Details. Stattdessen die Felder "Besonderheiten" und "Anwendungen" benutzen, z. B. "I²C, 12bit" bei Besonderheiten für einen ADC oder "Präzision, Audio" bei Anwendungen für einen OpAmp.

Wer eine Sparte, oder eine Anwendung vermisst, aber selber nichts dazu beitragen kann: Einfach hinzufügen. Wer z. B. einen HF OpAmp sucht und hier nicht fündig wird sollte also eine neue Zeile einfügen und in die Spalte Anwendungen "HF" eintragen. Vielleicht kann ja jemand den Rest der Zeile füllen.

Immer den Grundtypen listen und nicht eine der Varianten, und schon gar nicht alle Varianten einzeln! Also z. B. "LM324" statt "LM324N".

Wenn möglich Direktlinks auf Datenblätter vermeiden und eine Suchmaschine befragen: "http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=lm324_also_zumindest_so_ähnlich_denn_die_suchmaschine_sucht_hier_nicht_mehr_nach_lm324"
* so werden alle Varianten gefunden
* und tote Links vermieden

Die wichtigsten, allgemeinen Standard-Typen ganz oben in der Tabelle listen, danach erst die Spezialtypen für bestimmte Anwendungen.

Und weil es mir so wichtig ist nochmal: Ich rufe geradezu dazu auf, überflüssige, unverfügbare Typen zu löschen!

= Aktive Bauelemente =
== Analog ==

=== Transistoren ===
''Siehe auch:'' '''[[Transistor-Übersicht#NPN|Transistor-Übersicht]]'''
====NPN====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="transistors-npn"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BC337 BC337]
| 0,04
| Standardtyp (SMD: [http://www.mikrocontroller.net/part/BC817 BC817])
| bis ~300mA sinnvoll
| R,D,P,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.google.de/search?num=100&hl=de&q=datasheet+bc337+filetype%3Apdf&btnG=Suche&meta=lr%3Dlang_de%7Clang_en PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MMBT2222A MMBT2222A]
| 0,05
| SMD Standardtyp
| bis ~ 300mA sinnvoll
| R,D
| [http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDEX=0;FILENAME=A100%252F2N2222ASMD%2523FAI.pdf;SID=29Jo9LE6wQAR0AADnPx904c70c3257c398b8b92e44b2052e44b2f PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BC547 BC547]
| 0,03
| Standardtyp, [http://www.mikrocontroller.net/part/BC847 (SMD BC847)]
| bis ~50mA sinnvoll
| R,D,[https://www.IT-WNS.de/ I], P
| [http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/datasheets/BC847_BC547_SER_6.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BC635 BC635]/[http://www.mikrocontroller.net/part/BC639 BC639]
| 0,07
| andere Pinbelegung als BC547 (= BD135 in anderem Gehäuse)
| bis ~500mA sinnvoll
| R,D
| [http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/datasheets/BC635_BCP54_BCX54_6.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BD433 BD433]/[http://www.mikrocontroller.net/part/BD437 BD437]
| 0,19
| niedrige Sättigungsspannung
| bis ~2A sinnvoll
| R
| [http://www.fairchildsemi.com/ds/BD%2FBD435.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TIP41C TIP41C]
| 0,24
| Ptot: 65W, geringe Stromverstärkung (max.75)
| Grenzwert 10A
| R
| [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/TIP41C.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TIP102 TIP102]
| 0,42
| Ptot bis 80W mit Kühlkörper, hohe Stromverstärkung von über 1000 über einen sehr großen Bereich (Darlington).
| Grenzwert 8A
| R
| [http://www.fairchildsemi.com/ds/TI%2FTIP102.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TIP3055 TIP3055]
| 0,75
| Ptot bis 90W mit Kühlkörper, Stromverstärkung sehr niedrig (bei großen Strömen << 100)
| Grenzwert 15A
| R
| [http://www.ortodoxism.ro/datasheets/PowerInnovations/mXvutwr.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/2N6284 2N6284]
| 4,50
| Lin. NPN-PowerDarlington, Ptot bis 160W, Stromverstärkung ~ 750
| 100V Ic 20A
| R
| [http://www.ortodoxism.ro/datasheets/SGSThomsonMicroelectronics/mXvsruq.pdf PDF]
|-
|}

====PNP====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="transistors-npn"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BC327 BC327]
| 0,04
| Komplementärtyp zu [http://www.mikrocontroller.net/part/BC337 BC337]
| bis ~300mA sinnvoll
| R,D,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.google.de/search?num=100&hl=de&q=datasheet+bc327+filetype%3Apdf&btnG=Suche&meta=lr%3Dlang_de%7Clang_en PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BC557 BC557]
| 0,03
| Komplementärtyp zu [http://www.mikrocontroller.net/part/BC547 BC547]
| bis ~50mA sinnvoll
| R,D,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/datasheets/BC556_557_4.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BC636 BC636]/[http://www.mikrocontroller.net/part/BC640 BC640]
| 0,07
| Komplementärtyp zu [http://www.mikrocontroller.net/part/BC635 BC635]
| bis ~500mA sinnvoll
| R,D
| [http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/datasheets/BC640_BCP53_BCX53_6.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TIP2955 TIP2955]
| 0,75
| Ptot bis 90W mit Kühlkörper
| Grenzwert 15A
| R
| [http://www.ortodoxism.ro/datasheets/motorola/TIP2955.pdf PDF]
|-
|}

====N-MOSFET====
''Siehe auch:'' '''[[MOSFET-Übersicht#N-Kanal_MOSFET|MOSFET-Übersicht]]'''

BUZ10, BUZ11 etc. sind wie alle BUZ Typen ziemlich veraltet. Bitte nicht listen; es gibt fast immer was besseres von IRF.
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="transistors-npn"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRF1010N IRF1010N]
| 0,78
| max 50V, max 85A, 11 mOhm On-Widerstand
| Alles, was mit POWER zu tun hat ...
| R
| [http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf1010n.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRF1404 IRF1404]
| 0,96
| max 40V, max 162A, 4 mOhm, 200W
| sehr geringer Rds, TO-220
| R
| [http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf1404.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRLZ34N IRLZ34N]
| 0,41
| max 55V, max 30A, 35 mOhm On-Widerstand
| Gatespannung kompatibel mit 5V-Controllern.
| R, D, [https://www.IT-WNS.de/ I], C
| [http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlz34n.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRLML2502 IRLML2502]
| 0,17
| max 20V, max 4,2A (cont.), 45 mOhm On-Widerstand
| SOT23 SMD-FET, extrem niedrige V_GS_th, bei niedrigem R_DS_on
| R, D
| [http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlml2502.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BS170 BS170]
| 0,10
| max 60V, bis 500mA, 5Ω On-Widerstand
| veraltete Technik, aber in bastelfreundlichem TO-92 Gehäuse
| R,D
| [http://www.fairchildsemi.com/ds/BS/BS170.pdf PDF] (Fairchild)
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BSS123 BSS123]
| 0,05
| max 100V, max 170mA (cont.), Thresholdspannung 1,7V, On-Widerstand 1,3Ω
| SOT23 SMD-FET, auch für 3V3-versorgte Schaltungen bestens geeignet
| R,D
| [http://www.fairchildsemi.com/ds/BS/BSS123.pdf PDF] (Fairchild)
|-
| BUK100-50GL
| 1,15
| Logic-Level Power
|
| R
| [http://www.nxp.com/pip/BUK100-50GL_1.html PDF] (NXP)
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRLIZ44N IRLIZ44N]
| 1,45
| Logic-Level Power 30A 55V 22mohm
| TO-220
| R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
|
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRLR2905 IRLR2905]/[http://www.mikrocontroller.net/part/IRLU2905 IRLU2905]
| 0,60
| Logic-Level Power 36A 55V RDS=27 mOhm
| D-Pak
| R, C, P
|
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRLU3410 IRLU3410]
| 0,71
| Logic-Level Power, 100V, 17A, 105mOhm RDS(on), I-PAK
|
| R
| [http://www.datasheetarchive.com/pdf-datasheets/Datasheets-303/37622.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRF7301 IRF7301]
| 0,91
| Dual N-MOSFET mit nur 70mOhm RDS(on) bei 2.7 V, SO-8
| Laststromschaltung bei kleinen Spannungen, z. B. an Akkus
| C, R
| [http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7301.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/PMV30UN PMV30UN]
| 0,35
| max 20V, 5.7A (5s), <36mOhm(@4.5V), <63mOhm(@1.8V) On-Widerstand, Ultra-Low-Level: 1.8V.
| SOT-23 SMD, Treiber für Microcontroller-Ausgänge, Motortreiber, Verpolschutz.
| D
| (NXP)
|}

====P-MOSFET====
''Siehe auch:'' '''[[MOSFET-Übersicht#P-Kanal_MOSFET|MOSFET-Übersicht]]'''

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="transistors-npn"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRLML6401 IRLML6401]
| 0,20
| max -12V, ca -4,3A (cont.), ca. 0,05Ω On-Widerstand (bei VGS -4,5V)
| SOT-23 SMD FET, extrem niedrige V_GS_th, bei niedrigem R_DS_on
| R, D
| [https://www.infineon.com/dgdl/irlml6401pbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535668b96d2634 PDF] Infineon
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRLML6402 IRLML6402]
| 0,21
| max -20V, ca -3,7A (cont.), ca. 0,05Ω On-Widerstand (bei VGS -4,5V)
| SOT-23 SMD FET, extrem niedrige V_GS_th, bei niedrigem R_DS_on
| R
| [https://www.infineon.com/dgdl/irlml6402pbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535668d5c2263c PDF] Infineon
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRF7220 IRF7220]
| 0,50
| max -14V, ca -10A (cont.), ca. 0,02Ω On-Widerstand
| Gehäuse SO-8, brauchbar in 3,3V Systemen
| R
| [http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7220.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRFR5305 IRF5305]
| 0,56
| max -55V, -31A (cont.), ca. 0,065Ω On-Widerstand
| Gehäuse D-Pak (SMD, TO-252AA), Uth=-2 bis -4V
| R
| [http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfr5305.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BS250 BS250]
| 0,26
| max -45V, bis -230mA (cont.), 14 (und mehr) Ohm On-Widerstand
| veraltete Technik aber in bastelfreundlichem TO-92 Gehäuse von R lieferbar
| R
| [http://www.vishay.com/docs/70209/70209.pdf PDF] (Vishay)
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/NDS0610 NDS0610]
| 0,07
| max -60V, bis -120mA (cont.), 20 (und mehr) Ohm On-Widerstand
| SOT-23 SMD Gehäuse Anwendung z. B. als [http://www.mikrocontroller.net/topic/42113#317220 Verpolschutz mit geringem Spannungsabfall]
| R, D DK
| [http://www.fairchildsemi.com/ds/ND%2FNDS0610.pdf PDF] (Fairchild)
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/PMV33UPE PMV33UPE]
| 0.52
| max -20V, 5.3A (5s), <36mOhm(@4.5V), <65mOhm(@1.8V) On-Widerstand, Ultra-Low-Level: 1.8V.
| SOT-23 SMD, Treiber für Microcontroller-Ausgänge, Motortreiber, Verpolschutz.
| D
| (NXP)
|-
|}

====MOSFET-Pärchen====

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="transistors-npn"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/IRF7389 IRF7389]
| 0,51
| 30 V, >2,5 A, 30/60 mOhm On-Widerstand
| Gehäuse SO-8
| D,R
| [http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7389.pdf PDF]
|-
|}

=== Dioden ===
==== Standarddioden ====
''Siehe auch:'' '''[[Dioden-Übersicht]]'''

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="transistors-npn"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/1N4148 1N4148]
| 0,02
| Kleinsignal-Gleichrichterdiode
| 75V/150mA
| R,D,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.fairchildsemi.com/ds/1N/1N4148.pdf D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/1N4007 1N4001]..[http://www.mikrocontroller.net/part/1N4007 1N4007]
| 0,02
| Mehrzweck-Gleichrichterdiode, 1N4001..1N4007 mit gestaffelter Sperrspannung
| 1A 50..1000V
| R,D,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.fairchildsemi.com/ds/1N/1N4001.pdf D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/UF4001 UF4001]..[http://www.mikrocontroller.net/part/UF4007 UF4007]
| 0,06 - 0,07
| UltraFast-Gleichrichterdiode, gestaffelte Sperrspannung, trr<50ns bzw 75ns
| 1A
| R, D
| [http://www.ortodoxism.ro/datasheets/vishay/uf4001.pdf Datenblatt]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/1N5400 1N5400]..[http://www.mikrocontroller.net/part/1N5408 1N5408]
| 0,06
| Mehrzweck-Gleichrichterdiode, 1N5400..1N5408 mit gestaffelter Sperrspannung
| 3A, 50..1000V
| R, D
| [http://www.ortodoxism.ro/datasheets/fairchild/1N5401.pdf D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/UF5404 UF5404], [http://www.mikrocontroller.net/part/UF5408 UF5408]
| 0,11 bzw 0,22
| UltraFast-Gleichrichterdiode, gestaffelte Sperrspannung, trr<50ns bzw 75ns
| 3A, 50..1000V
| R
| [http://www.vishay.com/docs/88756/uf5400.pdf D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BAT46 BAT46]
| 0,10
| Kleinsignal-Schottky-Diode
| 150mA
| D,R
| [http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=BAT46 D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BAT54 BAT54(A/C/S)]
| 0,04
| sehr schnelle Kleinsignal-(Doppel-)Schottky-Diode
| 200mA
| R,D,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=BAT54 D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/SB120 SB120]..[http://www.mikrocontroller.net/part/SB160 SB160]
| 0,13
| Schottky-Diode
| 1A 20-60V
| R,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=SB140 D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/1N5817 1N5817]..[http://www.mikrocontroller.net/part/1N5819 1N5819]
| 0,15
| Schottky-Diode, sehr ähnlich zu SB120-140
| 1A 20/30/40V
| R, D, C, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=1N5819 D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/1N5822 1N5822]
| 0,16
| Schottky-Diode
| 3A 40V
| R
| [http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=1N5822 D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BA159 BA159]
| 0,051
| Standard-Diode
| HF 1A 1000V
| R
| [http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=BA159 D]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BAV99 BAV99]
| 0,041
| Standard-Doppeldiode, SOT-23
| ESD-Schutz
| R
| [http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=BAV99 D]
|-
|}

==== Z-Dioden ====
Nahezu jeder Lieferant von Elektronikbauteilen hat [[Diode#Z-Diode|Z-Dioden]] im Sortiment. Meist gliedert sich das Angebot in die 0,5W und 1,3W-Typen. Für den Handapparat sind fertig gefüllte Sortierkästen eine gute Wahl. Sie enthalten 10-20 Stück jeder Spannung einer Leistungsklasse. Wer weniger braucht, dem seien einige Standardanwendungsfälle angeraten:
* Querregler für kleinste Leistungen, typ. Spannungen 3.3V, 5,1V, 9V, 12V
* Spannungsbegrenzung an MOSFET-Gates 10V
* Bereitstellung von Referenzspannungen 2,4V-15V (bis 10V in 0,3V-Schritten, darüber 1V-Schritte)
* Die Spannung von Z-Dioden unterhalb von 5V ist stark vom Strom abhängig und die Nennspannung wird je nach Typ bei unterschiedlichem Strom spezifiziert, so dass bei verschiedenen 3,3V Typen recht verschiedene Spannungen auftreten können

==== Suppressordioden ====
Suppressordioden sind praktisch Z-Dioden mit hoher Pulsleistung bei kleiner Bauform. Es gibt diese für Kleinspannung und Hochspannung (Netzanwendungen), wo sie in eingen Fällen Varistoren zur Spannungsbegrenzung ersetzen können. Die Kennlinie von Varistoren ist „weicher“ und erlaubt keine so präzise Spannungsbegrenzung wie mit Suppressordioden. Für Wechselspannungsanwendungen gibt es auch solche mit zwei antiseriellen Z-Dioden gleicher Durchbruchsspannung.

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="suppressordioden"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| P6KExxxA
|
| THT, 600W, 6,8-440V, unidirektional
|
|
|-
| P6KExxxCA
|
| THT, 600W, 6,8-440V, bidirektional
|
|
|-
| 1V5KExxxA
|
| THT, 1500W, 6,8-440V, unidirektional
|
|
|-
| 1V5KExxxCA
|
| THT, 1500W, 6,8-440V, bidirektional
|
|
|-
| SMAJxxxA
|
| SMD, 400W, 5-440V, unidirektional
|
|
|-
| SMAJxxxCA
|
| SMD, 400W, 5-440V, biidirektional
|
|
|-
| SMBJxxxA
|
| SMD, 600W, 5-440V, unidirektional
|
|
|-
| SMBJxxxCA
|
| SMD, 600W, 5-440V, biidirektional
|
|
|}

==== Leuchtdioden====
Die Auswahl an [[LED|Leuchtdioden]] übersteigt die 2000 Typen. Sie unterscheiden sich nicht nur in der Farbe, der Form und den Bauweisen, auch die Leuchtstärke und der dafür notwendige Strom sind Auswahlkriterien. Wie bei den Z-Dioden sind Sortimente im Fall von Unsicherheit die beste Wahl. Ansonsten sind:
* für Anzeigezwecke Leuchtstärken von 2-50 mcd ausreichend, zumal die Abstrahlwinkel über 90° liegen.
* Bis 2000 mcd sind bereits Schutzmaßnahmen notwendig, denn bei 30° Abstrahlwinkel ist es fürs Auge bereits gefährlich
* Mehr als 4000 mcd sind schon sehr hell, selten sind die Abstrahlwinkel allerdings größer als 15°

RGB-LEDs gibt es in drei Grundkonfigurationen. Die gemeinsame Anode (common anode) erlaubt die Open-Collector-Ansteuerung der einzelnen Farben per NPN-Transistor. Für die gemeinsame Katode (common cathode) muss man dann einen PNP-Transistor einsetzen oder spezielle Anzeigentreiber. Letztere setzen zu einem wesentlichen Teil auf gemeinsame Katode. Die Ansteuerung mit Logik-Ausgängen hängt davon ab, wieviel Strom der Ausgang verträgt (sink, common anode) oder liefert (source, common cathode).
Die dritte Version enthält einen Deserialisierungs- und PWM-Ansteuerchip, am bekanntesten ist WS8212.
Alle RGB-LEDs sind ''Hybridschaltungen'', bestehen also aus mehreren Chips.
Wegen der verschiedenen Halbleitermaterialien, etwa GaP, GaN und InGaN.
Man braucht sich daher über „schielende“ Billig-RGB-LEDs nicht zu wundern.

Leistungs-LEDs, die 0,3 A und mehr vertragen, gehören nicht zu den Standardbauteilen, erfreuen sich aber großer Beliebtheit. Da sie grundsätzlich der Kühlung bedürfen und in SMD-Bauweise gefertigt werden, ist der Kauf auf fertigen Kühlträgern empfehlenswert. Diese lassen sich auf größere Kühlkörper schrauben und bieten gut lötbare Anschlussflächen. Die früher beliebten sternförmigen Träger sind inzwischen nicht mehr erhältlich.

Eine Sammlung aus je 10 LEDs der Farben rot, grün, gelb und weiß, 5 mm Durchmesser und ca. 30 mcd, zzgl. 20 Widerstände 330 Ohm (1/4 W) sind für 5 V und das Steckbrett völlig ausreichend. Für die Unterstützung (warm-)weißer Leistungs-LEDs (je ca. 90 lm) müssen schon Typen mit >2000 mcd (bevorzugt gelb oder orange) vorgesehen werden.

=== Instrumentenverstärker ===
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="transistors-npn"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/INA128 INA128]
| 6,37
| Verstärkung über 1 Widerstand einstellbar
| Brückenverstärker , Datenerfassung
| F
| [http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina128.pdf#search=%22ina128%22 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/INA326 INA326]
| 3
| Low Power, läuft an 3.3 oder 5 V
| Medizintechnik (EKG), Sensoren
| DK, C
| [http://www.ti.com/lit/gpn/ina326 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/AD620 AD620]
| 8
| Standardtyp
| EKG, EEG, Brückenverstärker
| R, RS, DK
| [http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/37793330023930AD620_e.pdf PDF]
|-
|}

=== Operationsverstärker ===

Es sind die ''typical values'' bei ''25°C'' angegeben. Falls es selektierte Versionen gibt (z. B. LM358'''A''') ist der schlechtere Wert des Standardteils angegeben.

Bei den R2R output Werten immer die Last RL in Ohm mitangeben, ansonsten sind die Werte relativ sinnlos. Teilweise steht auch dabei für welche Versorgungsspannung dies gilt.
Vcc ist Versorgungs-Plus. Vee ist Versorgungs-Minus.

Bei der Stromaufnahme (supply current) ist der Strom pro IC angegeben. Weil es besser aussieht, ist sie in den Datenblättern oft pro OPV angegeben und muss z. B. bei einem Quad noch mit vier multipliziert werden.

Der Preis ist für Einzelstücke angegeben und entspricht meistens dem bei Reichelt.

''' ''Siehe auch:'' [http://www.rn-wissen.de/index.php/Operationsverst%C3%A4rker#Liste_g.C3.A4ngiger_Typen_von_Operationsverst.C3.A4rkern RN - Liste gängiger Typen von Operationsverstärkern]'''

<center>Die Tabelle lässt sich mit einem Klick auf die Überschriften '''sortieren'''.</center>
{| {{Tabelle}} style="font-size:80%" class="wikitable sortable" id="opamps"
|- style="writing-mode:sideways-lr"
! Bezeichnung
! OPVs
! Unity- Gain in MHz
! Slew-Rate in V/µs
! Input Offset Spannung in mV
! Input Offset Strom
! Input Bias Strom
! R2R in
! R2R out @RL Vcc
! Strom- aufnahme in mA
! Bemerkung
! Daten- blatt
! Lieferant
! Preis (€)
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM358 LM358] / [http://www.mikrocontroller.net/part/LM324 LM324]
| 2 / 4
| 1
| 0,5
| 3
| 5 nA
| 45 nA
| Vcc-2V Vee-0,1V
| Vcc-1,5V Vee+5mV @10kΩ 5V
| 0,8
| Standard-OP, Vcc=3V-30V, Isink=15mA Isource=30mA Isink-max=40mA
| [http://www.ti.com/lit/gpn/lm358 PDF(358)] / [http://www.ti.com/lit/gpn/lm324 PDF(324)]
| alle
| 0,19
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TL072 TL072]
| 2
| 3
| 13
| 3
| 5 pA
| 65 pA
| Vcc-0V Vee+3V
| Vcc-1,5V Vee+1,5V @10kΩ 30V
| 2,8
| Standard Audio, Low Noise/JFET Eingang, Quad-Version: TL074, single: TL071(mit Offsetkorr.)
| [http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tl072.pdf PDF]
| alle
| 0,17
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/NE5532 NE5532]
| 2
| 10
| 9
| 0,5
| 10 nA
| 500 nA
|
| Vcc-2V Vee+2V @600Ω 30V
| 8
| Standard Audio OP, treibt 600Ω, Iout=35mA
| [http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ne5532.pdf PDF]
| alle
| 0,23
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MAX4238 MAX4238/4239]
| 1
| MAX4238: 1.0, MAX4239: 6.5
| MAX4238: 0.35, MAX4239: 1.6
| 0,0001
| 2 pA
| 1 pA
| Vcc+0.3V Vee-0.3V
| Vcc-4mV Vee+4mV @10kΩ / Vcc-35mV Vee+35mV @1kΩ
| 0.6 @Vcc=5.5V
| very low offset ("zero offset") 0.1µV, Rail2Rail, Vcc=2.7-5.5V, MAX4239: min. Gain x10
| [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX4238-MAX4239.pdf PDF]
| F, (R MAX4238)
| 2,55 (1,45)
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/OPA333 OPA333]
| 1
| 0.350
| 0.16
| 0.002
| 140 pA
| 70 pA
| Vcc+0.1V Vee-0.1V
| Vcc-30mV Vee+30mV @10kΩ
| 0.017
| micro power, low offset 2µV, Rail2Rail, Vcc=1.8-5.5V, SOT23-5 SO-8, Dual:OPA2333
| [http://focus.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=opa333&fileType=pdf PDF]
| F
| 3,60
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/OPA335 OPA335]
| 1
| 2
| 1.6
| 0.001
| 120 pA
| 70 pA
| Vcc-1.5V Vee-0.1V
| Vcc-15mV Vee+15mV @10kΩ, Vcc-1mV Vee+1mV @100kΩ
| 0.285
| low offset 1µV, Rail2Rail, Vcc=2.7-5.5V, SOT23-5 SO-8, Dual:OPA2335
| [http://focus.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=opa335&fileType=pdf PDF]
| F
| 3,50

|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TL062 TL062]
| 2
| 1
| 3
| 3
| 5 pA
| 30 pA
|
|
| 0,4
| Low Power/JFET Eingang, veraltet
| [http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tl062.pdf PDF]
| alle
| 0,17
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TS912 TS912]
| 2
| 1 @5V
| 0,8 @5V
| 2-10
| 1 pA
| 1 pA
| Vcc+0,2V Vee-0,2V over the rail
| Vcc-0,05V Vee+0,04V @10kΩ 5V
| 0,4
| Standard Rail2Rail Typ, Vcc=2,7-16V, Iout=40mA, Quad: TS914
| [http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/2325/ts912.pdf PDF]
| alle
| 0,80
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LMC6484 LMC6484]
| 4
| 1,5
| 0,9
| 3
| 2 pA
| 4 pA
| Vcc+0,2V Vee-0,2V over the rail
| Vcc-0,2V Vee+0,2V @2kΩ 5V
| 3
| Iout=16mA@5V Iout=28mA@15V
| [http://www.national.com/ds.cgi/LM/LMC6484.pdf PDF]
| R
| 2,35
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/OPA2340 OPA2340]
| 2
| 5,5
| 6
| 0,150
| 1 pA
| 1 pA
| Vcc+0,5V Vee-0,5V over the rail
| Vcc-0,04V Vee+0,04V @2kΩ
| 1,5
| CMOS Vcc=2,5V - 5,5V
| [http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/opa4340.pdf PDF]
| R
| 1,65
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LF356 LF356]
| 1
| 5
| 12
| 3
| 3 pA
| 30 pA
| Vcc'''+'''0,1V Vee+3V
| Vcc-2V Vee+2V @10kΩ 30V
| 5
| high bandwidth J-FET, Settling-Time = 1,5µs @0.01% error-voltage, Eingang knapp über Vcc,
| [http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A200%252FLF355_LF356_LF357%2523STM.pdf; PDF]
| alle
| 0,50
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/OP07 OP07]
| 1
| 0,6
| 0,3
| 0,030
| 0,4 nA
| 1 nA
| Vcc-1,5V Vee+1,5V
| Vcc-2,2V Vee+2,2V @2kΩ 15V
| 0,7 - 2,5
| geringer Offset <80µV je nach Hersteller
| [http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDEX=0;FILENAME=A200%252FOP07%2523AD.pdf; PDF]
| alle
| 0,25
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LMC6062 LMC6062]
| 2
| 0,1
| 0,015
| 0,1
| 0,01 pA max:2pA
| 0,01 pA max:4pA
|
| Vcc-0,05V Vee+0,05V @25kΩ 5V
| 0,045
| Precision, Micropower, CMOS, Is~40µA (typ.), Iout=8mA
| [http://www.national.com/ds.cgi/LM/LMC6062.pdf PDF]
| R
| 2,05
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM4250 LM4250]
| 1
| 0,3-0,01
| 1-0,001
| 3-5
| 3-10 nA
| 8-50 nA
| Vcc-0,6V Vee+0,6V
| Vcc-0,6V Vee+0,6V @10kΩ 3V
| 0,008 - 0,09
| Micropower, "programmierbar", Werte jeweils für Is=8µA und 90µA
| [http://www.national.com/ds.cgi/LM/LM4250.pdf PDF]
| R
| 0,98
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/ICL7621 ICL7621]
| 2
| 0,5
| 0,15
| 15
| 30 pA
| 1 pA
| Vcc-0,3V Vee+0,3V unklar 
| Vcc-0,1V Vee+0,1V @100kΩ
| 0,2
| Micropower CMOS Vcc=2V - 16V
| [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/ICL7611-ICL764X.pdf PDF]
| R
| 1,10
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/ICL7611 ICL7611] / [http://www.mikrocontroller.net/part/ICL7612 ICL7612]
| 1
| 0,5
| 0,15
| 15
| 30 pA
| 1 pA
| Vcc-0,3V Vee+0,3V unklar 
| Vcc-0,1V Vee+0,1V @100kΩ
| 0,010 - 1
| gleich mit ICL7621, aber nur 1 OPV und dafür programmierbar: Is= 10µA, 100µA, 1mA
| [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/ICL7611-ICL764X.pdf PDF]
| R
| 0,82
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM13700 LM13700]
| 2
| 2
| 50
| 0,5
| 0,1 µA
| 0,4 µA
|
| Vcc-0,8V Vee+0,6V
| 2,6
| OTA - Steilheits-OP 50V/µs
| [http://www.national.com/ds.cgi/LM/LM13700.pdf PDF]
| R
| 0,90
|-

| [http://www.mikrocontroller.net/part/µA733 µA733]
| 1
| 1200*
|
|
| 6 µA
| 40 µA
|
| Vcc-3,5V Vee+3,5V @2kΩ
| 25
| Video OP, Vcc=12V, Isink=2mA; Gains of 10, 100, 400; Rin=8kΩ; VOutput offset=0,6V;
| [http://www.national.com/ds.cgi/LM/µA733 PDF]
| R
| 0,50
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/NE592 NE592]
| 1
| 1200*
|
|
| 1 µA
| 9 µA
|
| Vcc-4V Vee+4V @2kΩ
| 20
| Video OP, Vcc=12V, Isink=15mA; Rin=4-30kΩ; VOutput offset=1,5V;
| [http://www.national.com/ds.cgi/LM/NE592 PDF]
| R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| 0,40
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LT1363 LT1363]
| 1
| 70
| 1000
| 1,5
| 120 nA
| 0,6 µA
| Vcc-1,6V Vee+1,8V
| Vcc-0,9V Vee+0,9V @500Ω 10V
| 7
| Steilheits OP, Vcc=5-15V, Isink/source=30-60mA; Rin=5MΩ*;
| [http://www.linear.com/docs/3603 PDF]
| R
| 3,80
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/CA3140 CA3140]
| 1
| 4,5
| 9
| 5
| 0,5 pA
| 10 pA
| Vee-0,5V
| Vcc-2V Vee+0,6V @2kΩ 15V
| 4
| BIMOS-OP - kleiner Eingangsstrom, ideal für Single-Supply, Vcc-min=4V
| [http://www.intersil.com/data/fn/fn957.pdf PDF]
| R
| 0,47
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TCA0372 TCA0372]
| 2
| 1,1
| 1,3
| 1
| 10 nA
| 100 nA
| Vee to Vcc-1,0V
| Vcc-0,8V Vee+0,8V @0,1A 30V Vcc-1,3V Vee+1,3V @1A 24V
| 5
| Power-OPV, Thermal Shutdown, Io=1A Io(max)=1.5A
| [http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A200%252FTCA0372%2523MOT.pdf; PDF]
| alle, R
| 0,70
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LA6510 LA6510]
| 2
|
| 0,15
| 2
| 10 nA
| 100 nA
| Vcc-2V Vee+0V
| Vcc-2V Vee+2V @33Ω 30V
| 12
| Power-OPV, current limiter pin, Imax=1A P=2,5W, Gehäuse:SIP10F
| [http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A200%252FLA6510%2523SAN.pdf; PDF]
| R
| 0,80
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/L272 L272]
| 2
| 0,35
| 1
| 15
| 50 nA
| 300 nA
|
| Vcc-1V Vee+0,3V @0,1A 24V Vcc-1,5V Vee+0,6V @0,5A 24V
| 8
| Power-OPV, Vcc=4V-28V, Io=0,7A P=1W, Thermal Shutdown @160°C
| [http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A200%252FL272fai.pdf; PDF]
| R
| 0,70
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TLC272 TLC272]
| 2
| 1,7
| 2,9
| 1,1
| 0,1 pA
| 0,7 pA
| Vcc-0.8V Vee-0.3V
| Vcc-1.2V Vee+0V @10kΩ
| 5
| Precision OPV, für hochohmige Messanwendungen, Single: TLC271, Quad: TLC274, weniger Offset: TLC277
| [http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tlc272.pdf PDF]
| R, CSD
| 0,26
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MCP602 MCP602-I/P]
| 2
| 2,8
| 2,3
| 1
| 1 pA
| 1 pA
| Vcc-1,2V Vee-0,2V
| Vcc-0,1V Vee+0,1V @5kΩ
| 0,5
| Vcc=2,7V-5,5V Vout=20mA
| [http://www.chipcatalog.com/Doc/88306CED2FD891755A0736169A8D31C1.pdf PDF]
| R
| 0,55
|-

|}

Warum findet sich in obiger Liste kein [http://www.mikrocontroller.net/part/LM741 741], war er doch lange Zeit "der" OPV schlechthin? Nun, er wird allgemein als "veraltet" angesehen, da er aus den 60er Jahren stammt (1968 von Fairchild vorgestellt, etwa ab 1969 kommerziell erhältlich) und keine besonderen technischen Daten aufweist. Der immerhin etwa fünf Jahre jüngere 324 (von 1974) kostet häufig ein paar Cent weniger, enthält dafür aber vier statt einen OPV mit besseren Daten.

=== Lineare NF-Verstärker ===

{| {{Tabelle}} style="font-size:80%" class="wikitable sortable" id="NFAmps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! Bezeich- nung
! Kanäle
! Ausgangs- strom [A}
! Ausgangs- leistung [W]
! Bemerkung
! Datenblatt
! Lieferant
! Preis [€]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TDA2030 TDA2030]
| 1
| 3,5
| 14
|
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=TDA2030 PDF]
| alle
| 0,73
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TDA2050 TDA2050]
| 1
| 5
| 32
|
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=TDA2050 PDF]
| alle
| 1,00
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TDA7294 TDA7294]
| 1
| 10
| 100
|
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=TDA7294 PDF]
| alle
| 2,10
|}

=== HF-taugliche Verstärker ===
Für HF-Anwendungen eigenen sich besonders:

[http://www.mikrocontroller.net/part/LT1222 LT1222]

=== Komparatoren ===

Komparatoren sind im Vergleich zu OPVs deutlich schneller. Man sollte sie immer nur als Komparatoren benutzen und nicht als lineare Verstärker. OPVs sollte man nur als Komparatoren beschalten, wenn es nicht um hohe Schaltgeschwindigkeiten geht, siehe [[Schmitt-Trigger]].

<center>Die Tabelle lässt sich mit einem Klick auf die Überschriften '''sortieren'''.</center>
{| style="font-size:80%" class="wikitable sortable" id="Komparatoren"
|- bgcolor="#eeeeee"
! Name
! Kanäle
! Schalt- zeit
! Input Offset Spannung [mV]
! Input Bias Strom 
! R2R in
! Aus- gang
! Strom- aufnahme [mA]
! Bemerkung
! Daten- blatt
! Liefer- ant
! Preis (€)
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM393 LM393]
| 2
| 1,5us
| 1
| 65 nA
| Vcc-2V Vee+0V
| Open- Collector
| 1,6
| Standard
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=lm393 PDF]
| alle
| 0,10
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM339 LM339]
| 4
| 1,5us
| 1,4
| 60 nA
| Vcc-2V Vee+0V
| Open- Collector
| 1,1
| Standard
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=lm339 PDF]
| alle
| 0,10
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TLC3702 TLC3702]
| 2
| 1,1us
| 1,2
| 5pA
| Vcc-1,5V Vee-0,2V
| PushPull
| 0,02
| Micro- power
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=tlc3702 PDF]
| F, C, R
| 0,80
|-
| MAX9601
| 2
| 0,5ns
| 1
| 6µA
| Vcc-2V Vee+3V
| PECL
| 30
| High Speed
| [https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX9600-MAX9602.pdf PDF]
| F, U
| 7
|-


|}

=== Spannungsregler ===
==== Linearregler ====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="linearregler"
|- bgcolor="#eeeeee" style="writing-mode:sideways-lr"
! Bezeichnung
! Beschreibung
! Eingangs- spannung [V]
! Ausgangs- spannung [V]
! Ausgangs- strom [mA]
! Anwendungen
! Lieferant
! Preis [€]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LP2950 LP2950]
| LDO
| 30
| 2,5, 3, 3,3, 3,6, 5
| 100
| TO-92, Iq=120µA
| R, D
| 0,39 - 0,53
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM2940 LM2940]
| LDO
| 26
| 5, 8, 9, 10, 12, 15
| 1000
| Verpolschutz, TO-220, SOT-223.
| R, D
| 0,40
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM1117 LM1117]
| LDO
| 20
| 1,8, 2,5, 2,85, 3,3, 5
| 800
| SOT-223. 3V3 oder einstellbar
| D, R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| 0,65
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM317 LM317]
| einstellbar
| 40 (Uein-Uaus)
| 1,2 - 37
| 1500
| TO220
| alle
| 0,22
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM337 LM337]
| einstellbar, negativ
| -40 (Uein-Uaus)
| -1,2 - -37
| 1500
| TO220
| alle
| 0,22
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MAX663 MAX663]
| einstellbar, niedriger Iq
| 2-16,5
| 5V, 1,3-16
| 40
|
|
| 1,80
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM7805 LM78xx]
| Fest
| 35
| 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24
| 1000
|
| alle
| <1,00
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM7905 LM79xx]
| Fest, negativ
| -35
| -5, -6, -8, -9, -10, -12, -15, -18, -24
| 1000
|
| alle
| <1,00
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LF33 LF33], LFxx
| LDO
| 18
| 1,25, 1,5, 1,8, 2,5, 2,7, 3, 3,3, 3,5, 4, 4,5, 4,7 5, 5,2, 5,5, 6, 8, 8,5, 9, 12V
| 1000
| TO-220
| R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| <1,00
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MCP1700 MCP1700]
| LDO, niedriger Iq
| 13,2
| 1,2, 1,5, 1,8, 2,5, 2,8, 3,0, 3,3, 4,0, 5,0
| 200
| TO-92, SOT-89, SOT-23
| R, F, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| <1,00
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM2931 LM2931]
| LDO
| 26
| 3,3, 5, 3-24
| 100
| TO-220, TO-92, SMD, Automotive, Iq=0,4mA
| R
| ~0,30 - 0,40
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM723 μA723] LM723
|
| 40
| 2-37
| 150
| Labornetzteile, DIP-14, SO-14
| alle
| ~0,35
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TL783 TL783]
| hohe Eingangsspannung
| 125
| 1,25-125
| 700
| TO-220
| R
| ~2,00
|}

Siehe auch:
* [http://www.ti.com/litv/pdf/snva020b AN-1148: Application Note 1148 Linear Regulators: Theory of Operation and Compensation] von National Semiconductor Corporation (PDF)

==== Schaltregler ====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="schaltregler"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:7em" | Bezeich- nung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:6em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM2576 LM2576] LM2575 LM2574
| 0,90
| Step-Down (einstellbar/"ADJ" oder Festspannung)
| max 40Vin -> 1,2 - 37Vout, TO220-5 u.a., LM2576 bis 3A, LM2575 bis 1A, LM2574 bis 0,5A, als HV-Typen Vin bis 63V
| alle - Achtung: R liefert u.U. den nur zum LM2596 äquivalenten P3596
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LM2576 PDF] [http://www.mikrocontroller.net/topic/58094#450561 Beitrag]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM2577 LM2577] LM1577
|
| Step-Up (ADJ oder Festsp.), auch als Step-Up/-Down ([http://www.mikrocontroller.net/topic/262140 "buck boost" bzw. SEPIC]) betreibbar
| 3,5 - 40Vin -> 0 - 60Vout, TO220-5 u.a.,
|
| [http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2577.pdf PDF]
|-
| [[MC34063 | MC34063A]]
| 0,29
| Step-Up ~0,3A / Step-Down 0,7A / Inverter 0,2A-0,6A
| SO-8/DIP-8; Tool zum Berechnen auf [http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml www.nomad.ee]
| R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063A-D.PDF PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/PR4401 PR4401]
| 0,50
| Led-Treiber, Step-Up, Batteriebetrieb mit einer Zelle (bis 0,9 V)
| SO-23
| R, [http://www.ak-modul-bus.de/ AK Modul-Bus], [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.prema.com/images/downloads/Datenblatt_PR4401_PR4402.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LT1930 LT1930] [http://www.mikrocontroller.net/part/LT1932 LT1932]
| 3
| Leistungs-Led-Treiber, Step-Up
| SO-23
| R
| [http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1042,C1031,C1061,P1813 PDF]

|-
|}

==== Shuntregler/[[Spannungsreferenz]] ====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="U_ref"
|- bgcolor="#eeeeee" style="text-align:center;writing-mode:sideways-lr"
! style="width:6em" | Bezeichnung
! style="width:3em" | Preis [€]
! style="width:4em" | Spannung [V]
! style="width:5em" | Strom [mA]
! style="width:3em" | Fehler [%]
! style="width:5em" | Temperaturkoeffizient typ/max [ppm/K]
! Anwendungen
! style="width:5em" | Lieferant
! style="width:3em" | Datenblatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TL431 TL431]
| 0,15
| 2,5-36
| 1-100
| 2
| 20/70
| Präzise Alternative zur Z-Diode; SO8; TO92
| C, R, DK
|[http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=TL431 PDF]
|-
| TLV431A
| 0,30
| 1,25-6
| 0,1-15
| 1
| 70
| Low Current, low Voltage Version des TL431; SOT23
| R, DK
|[http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=TLV431 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LT1021 LT1021]
| 5,00
| 5; 7; 10
| 10
| 1; 0,05
| 2/5
| Präzisionsreferenz, +/-10mA Ausgangsstrom
| C, R, DK
|[http://www.datasheetarchive.com/pdf/getfile.php?dir=Datasheets-17&file=DSA-321686.pdf&scan= PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LT1004 LT1004]
| 1,90
| 1,235; 2,5
| 0.01-20
| 0,8
| 20/50
| niedriger Stromverbrauch, ab 20 µA; 1,2V bessere Eigenschaften; TI != LT
| R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
|[http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LT1004 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LT1009 LT1009]
| 1,95
| 2,5
| 1-10
| 0,2
| 20/30
| verbesserter Ersatz für LM336
| R
|[http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LT1009 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM336-2.5 LM336-2.5]
| 0,20
| 2,5; 5,0
| 0,6-10
| 4
| 70/230
| TO92; SO8; 1% erhältlich
| C, R, DK
|[http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LM336 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM385 LM385]
| 0,35
| 1,2V; 2,5
| 0,015-20
| 2
| 30/150
| Präzise Alternative zur Z-Diode; SO8; TO92
| C, R, DK
|[http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A200%252FLM385Z1%252C2%2523TEX.pdf; PDF]
|-
| LM 4041 CIDBZT
| 0,35
| 1,22V-10,0
| 0,045-12
| 0,5
| 20/100
| Battery Powered Equipment
| elpro.org
|[http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CEYQFjAE&url=http%3A%2F%2Fwww.farnell.com%2Fdatasheets%2F36982.pdf&ei=MCbJU9ShJajy7Ab41YDIBw&usg=AFQjCNEhAH7BdMUd-YWQB1HRbdUNmvzA_Q&bvm=bv.71198958,d.ZGU]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LT1029 LT1029]
| 2,20
| 5,0
| 0,6-10
| 1
| 8/40
| Bandgap TO92; 0,2% erhältlich
| C, R, DK
|[http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LT1029 PDF]
|-
| ADR36x
| 2,20
| 2,048; 2,5; 3; 3,3; 4,096; 5
| -1, +5
| 0,1
| 3/9
| Bandgap; SOT23
| DK, RS, FAR
|[http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=ADR363 PDF]
|-
|}

[http://www.maxim-ic.com/products/references/ Maxim] und [http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=401&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T TI] haben viele Spannungsreferenzen im Programm.

=== Stromquelle ===
==== Referenzstromquelle ====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="referenzstromquelle"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| LM134
| 0,58 - 1,84
| Referenzstromquelle, 1µA...10mA, TO-92
| Referenzstromquelle Temperatursensor
| R, C
| [http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=lm134&fileType=pdf]
|-
| REF200
| 7,94
| Referenzstromquelle, 2 x 100µA
| Referenzstromquelle
| F
| [http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=ref200&fileType=pdf]
|-
|}

=== Timer ===
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="can"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/NE555 NE555]
| 0,15
| Universeller Zeitgeber mit starker Endstufe
| Für alles, wirklich alles. CMOS-Versionen lassen sich aufgrund ihrer niedrigeren Betriebsspannung besser mit µCs verbinden.
| alle
| [http://www.google.de/search?q=555+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/DS1307 DS1307]
| 1,95
| 64 X 8 Serial Real Time Clock. Quarzuhr / Kalender Baustein mit serieller TWI-Schnittstelle.
| Uhrenfunktion, unabhängig vom µC, aber µC-Steuerbar. Batteriepufferbar (3V-Knopfzelle wie CR2032) um die Zeit bei ausgeschalteter Board-Betriebsspannung weiter zu zählen.
| D, R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.google.de/search?q=DS1307 Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/PCF8583 PCF8583]
| 1,50
| I²C/TWI Real Time Clock, Calendar, SRAM, Alarm, Timer, Eventcounter
| Auf Basis eines SRAM-chips, deshalb kann ein großer Teil als SRAM genutzt werden (ca 240 bytes). Berechnet Datum (4 Jahre, Jahr 0 = Schaltjahr), Uhrzeit (12/24), Wochentag. ein 32-kHz-Uhrenquarz ist nötig, sonst als Uhr unbrauchbar da störempfindlich. Möglichkeit eines Interruptausganges bei voreingestellter Alarmzeit. Bemerkenswert einfaches Protokoll. Kann umgeschaltet werden in einen Timer-Modus (einfacher Counter mit bestimmter Timebase) oder Event-Counter-Modus (Eingangssignale zählen).
| R
| [http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=PCF8583]
|-
|}

=== Analogschalter und Multiplexer ===
Die DG2xx DG3xx DG4xx, teilweise auch DG5xx bezeichnen Analogschalter und Multiplexer die sich zum Industriestandard entwickelt haben. Es gibt sie von vielen Herstellern und zahlreichen Ausführungen in allen R(on) Bereichen und sind Pinkompatibel. Anstelle von "DGxxx" benutzen Hersteller für verbesserte/moderne Versionen ihre eigenen Präfixe wie "ADGxxx" von Analog Devices oder "MAXxxx" von Maxim. Für einfache Schalter werden häufig die letzten zwei Ziffern 01 bis 05 und 11-13 benutzt, 06/07/08/09 bezeichnet 16:1 8:1 und 4:1 Multiplexer in Single Ended und Differential Ended. Spannungsbereich geht bis +/-12 oder +/-15 V, die Steuereingänge haben zum Teil TTL-Kompatibilität, andernfalls einen Pin der den Logikpegel definiert (z. B. VCC).
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="can"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/DG201 DG201]/[http://www.mikrocontroller.net/part/DG202 DG202]/[http://www.mikrocontroller.net/part/DG212 DG212]
| 2-3
| Vierfach Einzelschalter in SPST, SPDT,
| Zum µC-gesteuerten schalten von Analogsignalen, in Audio, Video, und Messschaltungen, in OP-Schaltungen für programmierbare Verstärkungen
| Maxim, Analog Devices
| [http://search.datasheetcatalog.net/cgi-bin/helo.pl?text=DG202&action=Search]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/DG306 DG306]/[http://www.mikrocontroller.net/part/DG406 DG406]
| 4-10
| 16:1 Analog-Multiplexer
| Zum Multiplexen von Analogsignalen, Kanalauswahl für ADC-Messschaltungen.
| Maxim, Analog Devices
| [http://search.datasheetcatalog.net/cgi-bin/helo.pl?text=DG306&action=Search]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/DG307 DG307]/[http://www.mikrocontroller.net/part/DG408 DG408]
| 4-10
| Zweifach 8:1 bzw Einfach 8:1 differential ended (8 Doppelkanäle)
| Zum Multiplexen von Analogsignalen, Kanalauswahl für ADC-Messschaltungen auch für differentielle Eingänge.
| Maxim, Analog Devices
| [http://search.datasheetcatalog.net/cgi-bin/helo.pl?text=DG308&action=Search]
|-
| 4051 [http://www.mikrocontroller.net/part/74HC4051 74HC4051]
| 0,25
| 1:8 Multiplexer, R_on <100Ω, auch 2:4, 1:16 usw
| Zum µC-gesteuerten schalten von Analogsignalen, in Audio, Video, und Messschaltungen, in OP-Schaltungen für programmierbare Verstärkungen
|
| [http://search.datasheetcatalog.net/cgi-bin/helo.pl?text=74HC4051&action=Search]
|}

== Digital ==

=== CAN ===
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="can"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MCP2515 MCP2515]
| 2,55
| CAN 2.0B, [[SPI]]
|
| D,F,R,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q= PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/SJA1000 SJA1000]
| 4,55
| PeliCAN 2.0B 8 Bit parallele Schnittstelle
|
| F,R
|
|-
|}

=== Logik ===
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/74HC4050 74HC4050]
| 0,27
| z. B. 5V => 3V
| Pegelwandler unidirektional abwärts
| alle
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=74hc4050 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/HEF4104B HEF4104B]
| 0,77
| z. B. 5V => 12V
| Pegelwandler unidirektional aufwärts
| alle
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=HEF4104B PDF]
|-

|}

=== USB ===
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="usb"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/FT232 FT232]
| 3,59
| USB <-> RS232 Wandler
| Virtueller COM Port
| D, R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.ftdichip.com/Support/Documents/DataSheets/ICs/DS_FT232BL_BQ.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/FT245 FT245]
| 4,79
| USB <-> Seriell Wandler mit paralleler Schnittstelle
| Virtueller COM Port
| D, R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=ft245 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TUSB3410 TUSB3410]
| 3,50
| USB <-> RS232 mit 8052 CPU
| Virtueller COM Port
| DK
| [http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tusb3410.html PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MCP2200 MCP2200]
| 1,90
| USB <-> UART per fest-vorprogrammiertem PIC
| Virtueller COM Port
| R, RS, F, M, DK, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22228B.pdf PDF]
|-
|}

=== GPS ===
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="usb"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| NL-552ETTL (uBlox5)
| 25,43
| GPS-Empfänger
| NMEA Protokoll, TTL
| [http://www.mercateo.com mercato]
| [http://www.navilock.de/produkte/gruppen/13/Boards_und_Module/60721_NL-552ETTL_ublox5.html HTML]
|-
| NL-550ERS (uBlox5)
| 24,95
| GPS-Empfänger
| NMEA Protokoll, RS232
| [http://www.mercateo.com mercato]
| [http://www.navilock.de/produkte/gruppen/13/Boards_und_Module/60418_NL-550ERS_ublox5.html HTML]
|-
| NL-551EUSB (uBlox5)
| 22,56
| GPS-Empfänger
| NMEA Protokoll, USB
| [http://www.mercateo.com mercato]
| [http://www.navilock.de/produkt/60419/pdf.html?sprache=de PDF]
|-
| EM-406A (Sirf III)
| 35
| GPS-Empfänger mit 1PPS-Ausgang
| NMEA Protokoll, TTL
|
| [http://www.navilock.de/produkte/G_60407/merkmale.html HTML]
|-
| CW25-TIM
| 35
| zusätzlicher Frequenz- ausgang (10Hz-30MHz)
| Sehr interesant wenn man einen präzisen Takt braucht (AD-Wandler, Datenlogger, Frequenzzähler etc.)
| [http://www.navsync.com navsync.com]
|
|-
| Timing Multi-GNSS Receiver Module Typ Furuno GT-87
| 48,67
| zusätzlicher Frequenz- ausgang; für alle Satelliten (GPS,GLONASS,usw).
| Interresant für simultane AD-Wandlung an verschiendenen Orten, da zwei Empfänger sehr präzise im Gleichlauf sind.
| Bürklin 64S3190
| [http://www.furuno.com Furuno]
|}

=== Treiber ===
==== Diverse Treiber ====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/ULN2003A ULN2003A]
| 0,29
| 7-fach Low-Side Treiber
| 50V/500mA
| R, D, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=ULN2003 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/ULN2803A ULN2803A]
| 0,31
| 8-fach Low-Side Treiber
| 50V/500mA
| alle
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=ULN2803 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TBD62083A TBD62083A]
| 0,31
| 8-fach Low-Side Treiber (DMOS) 2 Ohm RDS ON
| 50V/500mA
| alle
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=TBD62083A PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TPIC6B595 TPIC6B595]
| 1,00
| 8-fach Low-Side Treiber mit integriertem Schieberegister
| 45V/250mA
| F
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=TPIC6B595 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/UDN2981 UDN2981]
| 1,50
| 8-fach High-Side Treiber
| 50V/500mA
| R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=UDN2981 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/ICL7667 ICL7667]
| 1
| Dual inverting MOSFET Treiber
| 18V, 20ns@1nF
| R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=ICL7667 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/HCPL3120 HCPL3120]
| 3.70
| Optokoppler mit integriertem MOSFET-Treiber
| Schaltnetzteile, etc.
| C
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=HCPL3120 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/SN75179B SN75179B]
| 0.36
| RS-485/422 Receiver/Transmitter, alter IC mit hohem Stromverbrauch (60mA!)
| Serielle Daten (z. B.UART) über weite Strecken
| R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=SN75174 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MAX485 MAX485]
| 1.50
| RS-485/422 Receiver/Transmitter, moderner CMOS IC mit geringem Stromverbrauch (0,3mA!)
| Serielle Daten (z. B.UART) über weite Strecken
| R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=MAX485 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LTC1480 LTC1480]
|
| RS-485 Transceiver
| Betriebsspannung 3,3V, "Ultralow Power"
| R, C u.a.
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LTC1480 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MAX3232 MAX3232]
|
| RS-232 Transceiver
| Betriebsspannung 3V bis 5,5V
| R, D, C, [https://www.IT-WNS.de/ I] u.a.
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=MAX3232 PDF]
|-

|}

==== 7-Segment LED-Treiber ====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="led"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MAX6950 MAX6950 (MAX6951)]
| 9
| 5 (8) Stellen Treiber mit [[SPI]]
| Unterstützt 2.7 bis 5.5 V Versorgungsspannung, für LEDs mit gemeinsamer Kathode, minimierte Anzahl von Ausgangs-PINs - trotzdem alle Segmente/LEDs einzeln angsteuerbar, nur QSOP Package
| Mouser
| [http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX6950-MAX6951.pdf MAX]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/STLED316S STLED316S], [http://www.mikrocontroller.net/part/STLED316SMTR STLED316SMTR]
| 2
| Sechs-Stellen Treiber mit [[SPI]]-ähnlicher Busschnittstelle
| Sechs-Stellen Treiber, der zusätzlich noch ein 8x2 Tastaturdekoder enthält. Die Busschnittstelle ist [[SPI]]-ähnlich, MOSI und MISO liegen auf einem gemeinsamen PIN als DIN/DOUT (SISO). Nur 5 Volt.
| Mouser
| [http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00181714.pdf ST]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/ICM7218 ICM7218C]
| 6
| Acht-Stellen Treiber mit paralleler Busschnittstelle
| Alt, teuer, benötigt viele µC-Pins für die parallele Schnittstelle
| Reichelt
| [http://www.intersil.com/data/fn/FN3159.pdf Intersil]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MAX7221 MAX7221]
| 6
| Acht-Stellen Treiber mit [[SPI]]
| Mit BCD-Dekoder, kann auch beliebige 8x8 LED-Matrix ansteuern, nur 5 Volt
| Reichelt
| [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX7219-MAX7221.pdf Maxim]
|}

==== Punkt/Streifen (Dot/Bar) LED-Treiber ====
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="bar"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM3914 LM3914]
| 1,20
| 10-Stellen Balkenanzeigetreiber mit Analogeingang
| Lineare A/D-Wandlung
| Reichelt
| [http://www.national.com/pf/LM/LM3914.html National]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM3915 LM3915]
| 1,40
| 10-Stellen Balkenanzeigetreiber mit Analogeingang
| Logarithmische A/D-Wandlung
| Reichelt
| [http://www.national.com/pf/LM/LM3915.html National]
|}

=== Analogschalter aus der 4000 Logikreihe ===
Die folgenden Schalter werden digital gesteuert, daher sind sie im Kapitel [[#Digital|Digital]] einsortiert. Sie basieren auf Standard CMOS-Technologien, sind daher weit verbreitet, günstig, haben aber daher auch nur mäßige Eigenschaften und begrenzte Anwendungsbereiche. Analogschalter für Präzisionsanwendungen sind im Kapitel [[#Analog|Analog]]. Zum Schalten Analog- oder Digitalsignalen. Je nach Typ sind Analogsignale bis in den 100 MHz Bereich mit einer Schaltfrequenz bis mehrere 10 MHz möglich. Das gilt aber nur für sehr moderne Analogschalter. Die hier aufgelisteten Klassiker vertragen eher nur einige wenige MHz.

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="can"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/CD4051 4051]
| 0,25
| 1x 8:1 Analogmultiplexer
|
| alle
| [http://www.google.de/search?q=4051+datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/CD4052 4052]
| 0,11
| 2x 4:1 Analogmultiplexer/ -demultiplexer
|
| alle
| [http://www.google.de/search?q=4052+datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/CD4053 4053]
| 0,16
| 3x 2:1 Analogmultiplexer/ -demultiplexer
|
| alle
| [http://www.google.de/search?q=4053+datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/CD4066 4066]
| 0,15
| 4x Analogschalter
|
| alle
| [http://www.datasheets.org.uk/pdf/347282.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/CD4067 4067]
| 0,60
| 1x 16:1 Analogmultiplexer/ -demultiplexer
|
| alle
| [http://www.google.de/search?q=4067+datasheet Google]
|-
|}

=== Galvanische Trennelemente ===

Siehe auch [[Optokoppler]].

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/CNY17 CNY17]
| 0,28
| Optisch, Standardtyp
| 3,7kV 50-100kHz
| R,C
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=CNY17 PDF], [http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A500%252FCNY17-I_CNY17-II_CNY17-III.pdf; PDF Temic]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/6N137 6N137]
| 0,49
| Optisch, Logikausgang (5V)
| sehr schnell 14MHz
| R,D,[https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A500%252F6N137.pdf; PDF]
|-
| ADUM240*
| 10
| Induktiv, 3V/5V Logik
| extrem schnell, EN90650, 5kV
| F
| [http://www.analog.com/en/products/interface-isolation/isolation.html www]
|-
| ISO72*
| 1,25
| Kapazitiv, 3V/5V
| 6kV, bis zu 150MHz
| DK,F
| [http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=897&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/PC817 PC817]/827/837/847
| 0,3
| Optisch
| 8x7, x=Anzahl der Optokoppler
| C, R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=897&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T PDF]
|-
| HCNR201
| 4,50
| Optisch
| Linear Optokoppler wie IL300
| F
| [http://www.avagotech.com/docs/AV02-0886EN PDF]
|-
|}

=== Displays ===
Bei den Textdisplays eignet sich praktisch jedes [[HD44780]] kompatible Display.
Praktisch jeder Elektronikversender hat eine Auswahl an verschiedenen Größen zu bieten.
Wer keinen besonderen Anforderungen an die Größe der Displays hat sollte sich bei Pollin und in Ebay umschauen.

=== Speicher ===

==== [[RAM]] ====

==== [[EEPROM]] ====

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="EEPROMmemory"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| ST 24C01 BN6, ST 24C02 BN6, ST 24C256 BN6 (allgemein 24C## mit ## Größe in kbit)
| 0,14 - 1,50
| EEPROM Speicher mit seriellem ([[I2C]]) Interface, 1kbit bis 512 kbit Speicher. Viele verschiedene Hersteller.
| Speichern von Konfigurationsdaten
| R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=24C PDF]
|-
|}

== Converter ==
=== ADC ===

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! style="width:8em" | max. Abtastrate [Smps]
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/ADC830 ADC830]
| 6
| 8-Bit-ADC, Differentiell, Parallel, (DIL-20)
| 8770
| C,R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=adc830 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LTC2400 LTC2400CS8]
| 8,30
| 24-Bit-ADC, Single Ended, Seriell (SPI), (SO-8)
| 6
| R
| [https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/2400fa.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/CS5381 CS5381]
| 37,50
| 24 Bit Stereo-Audio-ADC (SOIC-24)
| 192k
|
| [http://www.cirrus.com/en/products/cs5381.html HTML]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/ADS830 ADS830]
| 6,10
| 8 Bit ADC Parallel (SSOP-20)
| 60M
| R
| [http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/A/D/S/8/ADS830.shtml PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MCP3204 MCP3204]
| 2,65
| 12-Bit-SAR-ADC, Single Ended, 4 Kanäle mit MUX, Seriell (SPI), (DIL-14/SO-14)
| 100k
| C,R
| [http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21298c.pdf PDF]
|-
| [https://www.ti.com/product/ads1100 ADS1100]
| 5,45
| ratiometrischer ADC 16-bit, PGA, I2C, SOT23-6
| 128
| Mouser
| [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1100.pdf PDF]
|-
| [https://www.ti.com/product/ads1115 ADS1115]
| 2,40
| Quad 16-Bit-ADC, Seriell (i2C), (X2QFN)
| 3400
| Mouser
| [http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1113.pdf PDF]
|-
| [https://www.ti.com/product/ads1119 ADS1119]
| 5,50
| Quad 16-Bit-ADC, Seriell (i2C), Vref int und ext, auch ratiometr. Messung möglich
| 1000
| Mouser
| [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1119.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LTC2440 LTC2440CGN]
| 8,40
| 24-Bit-ADC, Differentiell, Seriell (SPI), (SSOP-16)
| 3500
| R
| [http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/2440fe.pdf PDF]
|-
|}

=== DAC ===
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/DAC08 DAC08]
| 0,90
| 8-Bit DAC mit parallelem Businterface.
| Alt, preiswert. Benötigt viele µC Pins (min. 8, paralleler Bus) und eine doppelte Spannungsversorgung. Langsamere Version: 0808.
| alle
| [http://www.google.de/search?q=DAC08+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/AD7524 AD7524]
| 3,00
| 8-Bit DAC mit parallelem Businterface
| Benötigt viele µC Pins. Single-Supply (5V bis 15V).
| alle
| [http://www.google.de/search?q=7524+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TDA8444 TDA8444]
| 1,20
| Achtfach 6-Bit DAC mit [[I2C]]. Bezahlbarer sechsfach-DAC, allerdings mit geringer Auflösung.
| Dort wo µC gesteuert viele Ausgangskanäle mit geringer, ungenauer Auflösung benötigt werden.
| R
| [http://www.google.de/search?q=TDA8444+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/PCF8591 PCF8591]
| 2,50
| 8-Bit DAC, 8-Bit ADC mit [[I2C]].
| Z.B. in Regelkreisen wo sowohl ein DAC, als auch ein ADC benötigt wird.
| R
| [http://www.google.de/search?q=PFC8591+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TDA8702 TDA8702]
| 2,50
| 8-Bit Video DAC mit parallelem Businterface und Clock-Eingang.
| Schnelle Wandlung bis 30 MHz. Benötigt viele µC Pins.
| R
| [http://www.google.de/search?q=TDA8702+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LTC1661 LTC1661]
| 2,45
| Dual 10-bit DAC mit [[SPI]]
| Guter Kompromiss aus Preis und Leistung. (Achtung, Micro-SO8-Gehäuse)
| F, C (Suchfunktion weigert sich manchmal ihn im Conrad-Shop zu finden), R
| [http://www.google.de/search?q=LTC1661+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LTC1257 LTC1257]
| 6,20
| 12-bit DAC mit kaskadierbarem [[SPI]]
| Genauer µC-steuerbarer DAC.
| C, F, R
| [http://www.google.de/search?q=LTC1257+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LTC1456 LTC1456]
| 10,-
| 12-bit DAC mit kaskadierbarem[[SPI]]
| Genauer µC-steuerbarer DAC.
| C
| [http://www.google.de/search?q=LTC1456+Datasheet Google]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/MCP4922 MCP4922]
| 2,25
| 2Kanal 12-bit DAC mit SPI
| Genauer µC-steuerbarer DAC von Microchip.
| R
| [http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/21897a.pdf Datenblatt]
|-
|}

== Sensoren (aktiv) ==
=== [[Temperatursensor|Temperatur]] ===

Siehe auch [[Temperatursensor]].

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM75 LM75]
| 1,75
| Temperatursensor mit [[I2C]] (3.3V und 5V Version) (SMD)
| D, R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LM75 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/DS1621 DS1621]
| ~5
| Temperatursensor mit [[I2C]] (wie LM75, kein SMD)
| C, D
|
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/DS18B20 DS18B20]
| 2,95
| Temperatursensor mit 1-Wire Interface
| D, R, [https://www.IT-WNS.de/ I]
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=DS18B20 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM35 LM35]
| 1,19
| Analoger Temperatursensor
| D, R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LM35 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/LM335 LM335]
| 0,87
| Analoger Temperatursensor
| R
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=LM335 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TSIC306 TSIC306]
| 6
| Digitaler Temperatursensor (auch analog oder ratiometrisch)
| R,C
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q=TSIC306 PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/TSIC506 TSIC506]
| 6
| Digitaler Temperatursensor (fertig kalibriert bis zu 0,1K zwischen 0-45°C)
| F
| [http://www.zmd.de/pdf/ZMD%20TSic%20Data%20Sheet%20V3%207.pdf PDF]
|-
|}

Wenn man z. B. einen Übertemperaturschutz bauen will, bei der es nur eine Schaltschwelle gibt, dann empfiehlt sich die Verwendung eines NTCs. Dessen Kennlinie ist gegenüber den Kennlinien von z. B. LM335 dahingehend im Vorteil, dass eine geringe Temperaturänderung besser messbar ist. Eine detailliertere Übersicht findet sich im Artikel [[Temperatursensor]]en, andere Sensoren sind in der [[:Category:Sensorik|Kategorie Sensorik]] zu finden.

= Passive Bauelemente =
== Sensoren (passiv)==
=== Licht ===

Siehe auch [[Lichtsensor / Helligkeitssensor]].

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="Lichtsensor"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! style="width:10em" | Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BPX65 BPX65]
| 4,25
| Fotodiode 10µA, 350-1000nm
| schnelle Lichtmessungen (bis MHz Bereich), großer Wellenlängenbereich
| R
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BPW34 BPW34]
| 0,59
| Fotodiode 80µA, 400-1100nm
| großer Wellenlängenbereich, preiswert, große Fläche, große Verfügbarkeit
| R
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/BPW21 BPW21]
| 5,25
| Fotodiode 10µA, 550nm
| Lichtspektrum des menschlichen Auges
| R
|-
|}

=== [[Temperatursensor|Temperatur]] ===
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="T-sensor"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/KTY81 KTY81]
| 0,50
| nichtlinear(*), bis 150°C
| in μC Schaltungen
| R, D
| [http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/datasheets/KTY84_SERIES_5.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/KTY84 KTY84]
| 0,72
| nichtlinear(*), bis 300°C
| in μC Schaltungen
| R
| [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/e/0l2lc3p1dl8e5dgghsfh2oee43py.pdf PDF]
|-
| [http://www.mikrocontroller.net/part/PT100 Pt100] / [http://www.mikrocontroller.net/part/PT1000 Pt1000]
| ab 3,00
| lineare Kennlinie
| analoge Messschaltungen
| F C R
|
|-
|}

(*) Verschaltet man den Sensor als Spannungsteiler (Abgriff an den ADC), so erhält man dadurch eine meist ausreichende Linearisierung!

== Widerstände ==
Mit einem Widerstandssortiment, welches die E12-Werte enthält, kann man normalerweise nicht falsch liegen. Denn früher oder später benötigt man jeden Widerstandswert der E12-Reihe einmal. Für einen Einstieg eignen sich die Sortimente vom Pollin. Auch ein Blick in Ebay kann sich lohnen, um ein Einstiegssortiment zu bekommen. Wer Schaltungen an Netzspannung entwickelt, sollte auf die ''Operation Voltage'' achten, denn nicht alle Typen weisen die nötige Spannungsfestigkeit auf. Als Daumenregel gilt: ½-Watt-Widerstände oder größer passen immer, zwei bis drei in Reihe geschaltete ¼-Watt-Widerständen tun es auch.

== Kondensatoren ==
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! Bezeichnung
! Preis (€)
! Beschreibung
! Anwendungen
! Lieferant
! Datenblatt
|-
| 100nF Keramik
| ~0.05
|
| [[Kondensator#Entkoppelkondensator | Abblockkondensator]] zwischen VCC und GND vor allem bei Digital-ICs
| alle
| [http://www.datasheetarchive.com/search.php?q= PDF]
|-
| 100nF Keramik SMD 0603
| ~0.01 (bei 100 Stück)
| SMD 0603
| [[Kondensator#Entkoppelkondensator | Abblockkondensator]] zwischen VCC und GND vor allem bei Digital-ICs
| D
| [http://www.google.de/search?num=100&hl=de&q=datasheet+0603+chip-capacitors+filetype%3Apdf&btnG=Suche&meta=lr%3Dlang_de%7Clang_en PDF]
|-
|}

= Mechanische Bauelemente =

== Taster / Schalter ==

== Steckverbinder ==

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:9em" | Bezeichnung
! style="width:5em" | Preis [€]
! Beschreibung
! Anwendungen
! style="width:7em" | Lieferant
! style="width:5em" | Daten- blatt
|-
| WSL 10G
| 0,07
| Wannenstecker, 10-polig, gerade, Raster 2,54 mm
| Verbindung zwischen zwei Platinen mit Flachbandkabel
| R, alle
| -
|-
| PFL 10
| 0,09
| Pfostenleiste, 10-polig, Schneidklemmtechnik, Raster 2,54 mm
| Verbindung zwischen zwei Platinen mit Flachbandkabel
| R,alle
| -
|-
| AWG 28-10G
| 0,70€/m
| Flachbandkabel, 10-polig, 3 Meter, Raster 1,27 mm
| Verbindung zwischen zwei Platinen mit Flachbandkabel
| R,alle
| -
|-
| D-SUB BU 09FB
| 0,50
| D-Sub 9-polig auf 10-polig Pfostenleiste mit Flachbandkabel
| Anschluss für serielle Schnittstelle am PC
| R
| -
|-
| KKxx025C
| 0,35 - 1,20
| Flachkabel-IC-Sockelverbinder, xx-polig (08, 14, 16, 18, 20, 28 erhältlich)
| Übergang von Leiterplatte auf Steckbrett
| R
| -
|-
| Anreihklemmen
| 0,30
| Reihenklemme/Anreihklemme (verschieden Typen, für Lochraster: Raster 5.08)
| Anschluss der Spannungsversorung, leistungsstarke Verbraucher
| alle
| -
|-
|
| 0,30
| Hohlstecker/DC-Stecker
| siehe englische Wikipedia [http://en.wikipedia.org/wiki/Coaxial_power_connector Coaxial power connector]
| -
| -
|-
| SL 1X40G 2,54
| 0,20
| 40-pol. Stiftleiste ("Jumperleiste"), Raster 2,54mm (auch in anderen Polzahlen)
| z.B. mit Jumper als "Schalter", für DuPont-Kabel, teilbar
| R, alle
| -
|-
| Buchsenleiste
| ca 0,20
| Buchsenleiste, Raster 2,54mm, in versch. Polzahlen erhältlich
| z.B. als Sockel für Stiftleisten ("Jumperleisten"), teilbar (wenn man eine Buchse opfert)
| R, alle
| -
|-
| präzisions Buchsenleiste
| ca 0,40
| präzisions Buchsenleiste, Raster 2,54mm, in versch. Polzahlen erhältlich
| für Jumperkabel oder Drähte, man kann sie anstatt IC-Sockel verwenden, meist teilbar, nicht geignet als Sockel für Stiftleisten ("Jumperleisten")
| R, alle
| -
|-
|}

= Lieferanten =

'''Lokale Lieferanten: [[Lokale Anbieter]]'''
 
Allgemeine Lieferantenliste: [[Elektronikversender]] 
Metallteile/Mechanik Lieferantenliste: [[Eisenwarenversender]] 

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="opamps"
|- bgcolor="#eeeeee"
! style="width:5em" | Kürzel
! style="width:9em" | Name
! style="width:12em" | Webseite
! Kommentar
|-
|B
|Bürklin
|[http://www.buerklin.de www.buerklin.de]
|Ladengeschäft in Oberhaching
|-
|C
|Conrad
|[http://www.conrad.de www.conrad.de]
|Gigantisches Sortiment, aber sehr hohe Preise. Nur zu empfehlen, wenn die benötigten Teile nirgendwo anders aufzutreiben sind. Trotzdem kann man auch hier gelegentlich ein Schnäppchen machen. Filialen haben nicht alle Katalogartikel auf Lager
|-
|D
|CSD-Electronics
|[http://www.csd-electronics.de www.csd-electronics.de]
|Kleiner Shop mit überschaubarem Sortiment und akzeptablen Preisen. Ladengeschäft in Bonn
|-
|DK
|Digikey
|[http://de.digikey.com www.de.digikey.com]
|Mindestbestellmenge von 50€, sonst 18€ Versandkosten
|-
|e
|elpro
|[http://www.elpro.org/shop/shop.php http://www.elpro.org/shop/shop.php]
|großes Sortiment, sehr preiswert
|-
|F
|Farnell
|[http://www.farnell.de www.farnell.de]
|Versand nur Firmen & Studenten. Farnell-Zwischenhändler für Privatkunden: HBE-Shop [http://www.hbe-shop.de] (wenn Ware im Shop nicht gelistet, einfach Farnell-Bestellnummer eingeben)
|-
|I
|IT-WNS
|[http://www.it-wns.de www.it-wns.de]
|Kein Mindestbestellwert, geringe Versandkosten ab 2,45€
|-
|K
|Kessler electronic
|[https://www.kessler-electronic.de/ www.kessler-electronic.de]
|Kein Mindestbestellwert, geringe Versandkosten ab 2,50€
|-
|M
|Meilhaus
|[http://www.meilhaus.de www.meilhaus.de]
|Nur gewerbliche Kunden
|-
|
|Mouser
|[http://www.mouser.com www.mouser.com]
| 20€ Versand, ab 65€ Versandkostenfrei. Großes Sortiment und meist die niedrigsten Preise wenn man größere Stückzahlen benötigt.
|-
|P
|Pollin
|[http://www.pollin.de www.pollin.de]
|Hier finden sich viele Schnäppchen und Industrierestposten
|-
|R
|Reichelt
|[http://www.reichelt.de www.reichelt.de]
| Mindestbestellmenge von 10€, sonst Zuschlag von 3€, 5,60€ Versand, großes Sortiment und meist gute Preise
|-
|}

[[Kategorie:Bauteile| ]]
[[Kategorie:Lieferanten]]
[[Kategorie:Liste mit Bauteilen]]

IGBT

2021-05-27T11:52:20Z

Nikola tesla: /* Zusätzliche Hinweise */

IGBT

2021-05-27T10:48:21Z

Nikola tesla: /* Vorteile des IGBT */

Dieser Artikel versteht sich als Unterpunkt zum Artikel [[Leistungselektronik]].

== Einleitung ==

'''I'''nsulated '''G'''ate '''B'''ipolar '''T'''ransistor

Ein IGBT kann im ersten Ansatz wie eine Kombination aus [[FET | Feldeffekt]]-Transistor und [[Transistor|Bipolarem Transistor]] betrachtet werden, bei der ein N-Kanal FET einen PNP Bipolartransistor ansteuert. Daher ist der IGBT bezüglich der Ansteuereigenschaften wie der FET als spannungsgesteuertes Bauelement (Achtung Treiberleistung!) zu betrachten, und hat ein Gate. Die weiteren Eigenschaften ähneln aber einem Bipolartransistor (Sättigungsverhalten), daher werden diese Anschlüsse mit Kollektor und Emitter bezeichnet.

=== Vorteile des IGBT ===

* Leistungslose Ansteuerung wie beim FET im statischen Betrieb
* Verfügbarkeit für deutlich höhere Betriebsspannungen gegenüber FET Aufgrund des internen Aufbaus.
* Niedrigere Verluste als die eines FETs ab einer Spannungsfestigkeit von derzeit (2014) ca. 250V.
* Höhere Impulsbelastbarkeit (Faktor 4..5 für sehr kurze Pulse <5..10µs, bei neuster Chiptechnologie <3..5µs).
* Keine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. (siehe "Nachteile des IGBT") Beim FET ist aufbaubedingt eine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. Dies ist oft - je nach Applikation - ein Nachteil. Bei Anwendungen mit entweder hohen Strömen, und/oder schnellem Schalten ist es ein Vorteil, wenn keine Diode integriert, und eine Diode ausgewählt werden kann, die auf den Anwendungsfall optimiert ist. Diese wird teilweise schon im selben Gehäuse platziert.
* Geringe Erhöhung der Verluste bei steigender Temperatur verglichen mit einem FET.

=== Nachteile des IGBT ===

* Zum schnellen Schalten wird wie beim MOSFET ein starker [[MOSFET-Übersicht#MOSFET-Treiber | Gatetreiber]] benötigt.
* Kann unter bestimmten Umständen (zu großes dU/dt) wie ein [[TRIAC|Thyristor]] zünden (Latch-Up Effekt). Der Strom ist hier nicht mehr kontrollierbar. Das wird bei modernen Typen durch strukturelle Maßnahmen im Aufbau effektiv verhindert.
* Schaltverluste beim Abschalten sind vergleichsweise hoch, bedingt durch den sogenannten "Tail current". Dieser wird verursacht durch Ladungsträger, die nach dem eigentlichen Ausschalten noch vollständig abgeführt werden, was zu einem langsam abklingenden Strom führt.
* Nur für relativ geringe Schaltfrequenzen einsetzbar ("hart schaltend", je nach Typ bis ca. 50kHz, Spezialtypen auch bis ca. 300kHz)
* Nicht rückwärts leitfähig
* Keine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. Zum Schalten von induktiven Lasten ist eine externe Freilaufdiode sehr empfehlenswert. (siehe "Vorteile des IGBT")
* Kein Durchbruch zweiter Art wie beim FET. Vorgänge dieser Art führen beim IGBT im Allgemeinen zur sofortigen Zerstörung.

=== Erklärung der wichtigsten Datenblattwerte ===

{| class="wikitable"
|-
! style="width:15em" | Parameter
! style="width:6em" | Symbol
! style="width:6em" | Beispiel
! Erklärung
|-
| Collector Emitter Voltage (Breakdown) || <math>BV_\mathrm{CES}</math> <math>V_\mathrm{CE}</math> || 600V || Maximale Sperrspannung zwischen Kollektor und Emitter
|-
| DC collector current || <math>I_\mathrm{C}</math> || 60A @90°C || Maximaler, dauerhaft zulässiger Kollektorstrom bei 90°C
|-
| Pulsed Collector Current || <math>C_\mathrm{pulse}</math> <math>I_\mathrm{CM}</math> || 150A || Maximaler Pulsstrom (Achtung die zulässige Zeitdauer des Pulses kann nur über die maximale Junctiontemperatur ermittelt werden)
|-
| Short Circuit Withstand Time || <math>t_\mathrm{sc}</math> || 10µs || Maximale Zeit, nach der ein Kurzschluß abgeschaltet sein muß
|-
| Thermal Resistance (junction-case) || <math>R_\mathrm{th,JC}</math> || 0,33K/W || [[Kühlkörper|Thermischer Widerstand]] vom Siliziumchip bis zur Rückseite des Transistorgehäuses
|-
| Gate-Emitter Threshold Voltage || <math>V_\mathrm{GE(th)}</math> || 4,8V || Gatespannung, ab welcher der Transistor minimal leitend wird
|-
| Turn-on Delay || <math>t_\mathrm{d(on)}</math> || 50ns || Verzögerung zwischen einschalten am Gate zur Reaktion am Kollektorstromes
|-
| Rise Time || <math>t_\mathrm{r}</math> || 45ns || Anstiegszeit des Kollektorstromes
|-
| Turn-off Delay || <math>t_\mathrm{d(off)}</math> || 600ns || Verzögerung zwischen Abschalten am Gate zur Reaktion am Kollektorstromes
|-
| Fall Time || <math>t_\mathrm{f}</math> || 130ns || Abfallzeit des Kollektorstromes
|}
Für die oben genannten Werte gibt es exakte Definitionen unter denen diese Werte richtig sind. Oft wird dies auch in den Datenblättern grafisch dargestellt, unter Berücksichtigung der Abhängigkeiten. Die Angaben im Datenblatt bzw. dieser Tabelle sind auch SEHR stark von den Ansteuerbedingungen abhängig. In den Datenblättern werden die Werte immer für 25°C angegeben, soweit dort nicht anders vermerkt.

== Beispiel zur Bauteiledimensionierung ==

=== Spannungsfestigkeit ===

Die höchste vorkommende Betriebsspannung plus Abschaltüberspannung soll kleiner als ca. 80% der Spannungsfestigkeit des Bauteiles sein. Achtung: Zwischen dem je nach Anwendungsfall erforderlichen Pufferkondensator und dem IGBT wird es immer eine parasitäre Induktivität geben. Abhängig von Schaltgeschwindigkeit und Induktivität wird im Schaltmoment eine mehr oder weniger große Überspannungsspitze produziert. Dieser Peak addiert sich auf die aktuelle Versorgungsspannung. Die dabei entstehende Spannungsspitze darf die maximale Spannungsfestigkeit zu '''keinem''' Zeitpunkt überschreiten.

Überschlagsrechnung mit fiktiven Werten als Beispiel:
* Schaltgeschwindigkeit im Kurzschlußfall: dI/dt = 100A/µs,
* Induktivität: L = 1µH
* dU=-L*dI/dt = -1µH * 100A / 1µs = 100V

Dies bedeutet, daß an der parasitären Induktivität zwischen IGBT und Kondensator - auf Grund von Selbstinduktion im Schaltmoment - ein Überspannungspuls von bis zu 100V entstehen kann, der auf die Betriebsspannung aufzuschlagen ist. Wie hoch der Puls wirklich wird, hängt von der Verteilung der Induktivitäten, Kapazitäten, und der Steifigkeit des Systems ab. Also zuerst rechnen, dann einen guten Testaufbau anfertigen, und letztendlich messen.
 
'''Zielführend und absolut wichtig ist die Minimalisierung der parasitären Induktivität zwischen Leistungshalbleiter und Zwischenkreiskondensator.'''

=== Stromtragfähigkeit ===

Welchen Strom muß der IGBT wie lange leiten? In jedem Datenblatt ist eine Stromtragfähigkeit bei 25°C und bei meist 100°C angegeben. Warm wird es dem IGBT im Betrieb von alleine, daher unbedingt den Wert bei z. B. 100°C verwenden. Dieser Wert ist als ERSTE Entscheidungsgrundlage ausreichend.
* Liegt dieser Wert mit ca. 30% Abstand darunter ist das OK.
* Ist der benötigte Strom im Bereich oder größer als der zulässige bei 100°C muß entweder ein anderer Typ eingesetzt oder mehrere IGBTs parallel geschaltet werden.
Achtung: Verlustleistung und Kühlanbindung prüfen. Gegebenenfalls einen weiteren IGBT parallel schalten, um die Verlustleistung auf zwei Bauteile zu verteilt.

=== Verlustleistung ===

Hier wird eine Näherung für die getaktete Anwendung dargestellt. In einem Transistor treten sowohl beim Ein- und Ausschalten, als auch während der eingeschalteten Zeit Verluste im Bauteil auf. Diese Verluste führen zu einer Bauteilerwärmung. Die dabei entstehende Temperatur darf die maximal zulässige Bauteiletemperatur nie überschreiten. Bei den ersten Projekten ist zu empfehlen, eine berechnete Chiptemperatur von ca. 125°C nicht zu überschreiten. Fast alle aktuell verfügbaren IGBTs nennen im Datenblatt eine Temperatur von 150°C als ihre maximale Chiptemperatur, manchmal auch schon 175°C.

{| class="wikitable" style="width:28em"
|+ '''Beispiel'''
|-
! Parameter
! style="width:6em" | Symbol
! style="width:6em" | Wert
|-
| Betriebsspannung || U_N || 400V
|-
| Nennstrom || I_N || 5A
|-
| Spannungsabfall bei I_N Chiptemperatur: 150°C Gatespannung: 15V || V_CE_sat || 2,0V
|-
| Taktfrequenz || f_schalt || 5kHz, (T=200µs)
|-
| Pulsbreite || t_on || 150µs,
|-
| Einschaltzeit (risetime) || t_r || 1,5µs
|-
| Ausschaltzeit (falltime) || t_f || 1µs
|-
| Überhöhungsfaktor Einschalten || FÜ_ein || 1,2
|-
| Überhöhungsfaktor Ausschalten || FÜ_aus || 1,4
|}

(Hintergrund für diese Überhöhungsfaktoren sind das übliche Überschwingen beim Schalten, sowie der Einfluß des Tailstromes. Diese Werte sind Erfahrungswerte.)

==== Leitend-Verluste ====

<math>
P_\mathrm{on} = U_\mathrm{CE,sat} \cdot I_\mathrm{N} \cdot \frac{t_\mathrm{on}}{T} = 2,0\,\mathrm{V} \cdot 5\,\mathrm{A} \cdot \frac{150\,\mathrm{\mu s}}{200\,\mathrm{\mu s}} = 7,5\,\mathrm{W}
</math>

==== Schaltverluste ====

Vereinfachter Ansatz.

Einschalten:

:<math>\begin{align}
P_\mathrm{SW_r}
&= 0,25 \cdot FÜ_{ein} \cdot U_N \cdot I_N \cdot \frac{t_r}{T} \\
&= 0,25 \cdot 1,2 \cdot 70V \cdot 30A \cdot \frac{500ns}{200\mu s}=1{,}6W
\end{align}</math>

Ausschalten:

:<math>\begin{align}
P_\mathrm{SW_f}
&= 0,25 \cdot FÜ_{aus} \cdot U_N \cdot I_N \cdot \frac{t_f}{T} \\
&= 0,25 \cdot 1,4 \cdot 70V \cdot 30A \cdot \frac{800ns}{200\mu s}=2{,}9W
\end{align}</math>

Alternativ und genauer kann man rechnen, wenn die Ein- Ausschaltenergie im Datenblatt angegeben ist. Aber Achtung! Die Randbedingungen unter denen die genannte Energie ermittelt wurde, müssen genau so zutreffen.
:<math>\begin{align}
P_{SW_f} = f_{schalt} \cdot E_{ON}
\end{align}</math>
:<math>\begin{align}
P_{SW_r} = f_{schalt} \cdot E_{OFF}
\end{align}</math>

Die Gesamtverlustleistung berechnet sich aus:

:<math>\begin{align}
P_{ges}
&= P_{ON} + P_{SW_r} + P_{SW_f} \\
&= 7,5W + 1,6W + 2,9W = 12W
\end{align}</math>

Damit muß ein entsprechender [[Kühlkörper]] ausgewählt und die Chiptemperatur berechnet werden. Z.B.:
* Kühlkörper mit einem R_th von 0,2K/W
* max. Umgebungstemperatur +60°C
* R_th "junction-case" des IGBTs 0,7K/W
* R_th der Wärmeleitfolie zwischen IGBT und Kühlkörper ca. 2,0K/W
* R_th gesamt: 2,9K/W

:<math>\begin{align}
T_{JC}
&= P_{ges} \cdot R_{\theta} +T_{amb} \\
&= 12W \cdot 2,9K/W + 60°C = 95°C
\end{align}</math>

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß hier viele Vereinfachungen vorgenommen und die Art der Last nicht beachtet wurde, ist es sinnvoll einigen Sicherheitsabstand zu den zulässigen Maximalwerten einzuhalten. Daher ist es empfehlenswert, die Chiptemperatur auf ca. 125°C zu begrenzen. Darüberhinaus sollte der Entwickler wissen was er tut.

=== Treiberleistung ===

Auch wenn der IGBT wie der MOSFET ein spannungsgesteuertes Bauelement ist, muß trotzdem bei jedem Einschalten und bei jedem Ausschalten
die Gatekapazität von z. B. -8V auf +15V (dUg beträgt in diesem Beispiel 23V) und zurück umgeladen werden. Dafür benötigt man einen starken und schnellen [[MOSFET-Übersicht#MOSFET-Treiber | Treiber]]. Da die Gatekapazität nicht im Datenblatt enthalten ist kann man sich mit der Eingangskapazität (Cies) behelfen. Im Arbeitspunkt ist die Gatekapazität ungefähr 5x größer als der im Datenblatt für Cies angegebene Wert. Daher berechnet sich die Treiberleistung wie folgt:

P_treiber = 2 x 0,5 x 5 x Cies x dUg² x f_schalt
= 5 x Cies x dUg² x f_schalt

Bei dUg = 23V, Cies=4nF und f_schalt=5kHz beträgt P_treiber = 53mW.
Aber Achtung, jeder Treiber hat auch einen Eigenverbrauch der leicht zwischen 0,5 und 1 W liegen kann.

Bei größeren Strömen mit einer höheren Frequenz - z. B. Induktionsheizung - wird die Ansteuerleistung schon sehr interessant: z. B. dUg = 23V, Cies=20nF und f_schalt=250kHz, hier beträgt P_treiber = 13,3W (zuzüglich Eigenverbrauch).

== Zusätzliche Hinweise ==

* Bei IGBTs mit im Gehäuse integrierter Diode muß die Verlustleistung an der Diode separat berechnet und in obige Verlustleistungs- und Temperaturberechnung mit einbezogen werden. In erster Näherung genügt die Berechnung mit Strom und Spannungsfall beim entsprechenden Strom lt. Datenblatt d.h. (P_D = V_0*I_AV). Wenn mans genau haben will, kann zusätzlich noch die Verlusteistung am internen Diodenwiderstand in leitendem Zustand in die Berechnung mit einbezogen werden, d.h.
(P_D = V_D*i_D = (V_0+r_on*i_D)*i_D = V_0*i_D+r_on*i_D^2). In manchem Datenblatt sucht man den r_on jedoch vergeblich, da er vom Strom abhängig ist. Den Wert kann man aus der Diodenkennlinie ablesen. Achtung: Die Verluste in der Diode treten NUR in leitendem Zustand auf, das Tastverhältnis ist also zu beachten.
* Bei Spannungen > 60V unbedingt die einschlägigen Normen und Vorschriften beachten. (Potentialtrennung für Ansteuerung und Hilfsspannungsversorgung, [[Leiterbahnabstände]], Berührschutz,...)
* Prüfen, ob der IGBT wirklich abgeschaltet ist und bleibt (Gatespannung deutlich unter Schwellenspannung bzw. KEIN Stromfluß im ausgeschalteten Zustand)! Ansonsten muß zum sicheren Sperren des IGBTs eine negative Gatespannung (-5..-8V) angelegt werden. Hintergrund: In einer geschalteten Anwendung treten große Spannungssteilheiten z. B. am Kollektor auf. Aufgrund der internen parasitären Kapazitäten zwischen Gate, Emitter und Kollektor findet eine Überkopplung des Schaltpulses - z. B. beim Schalter gegen GND - vom Kollektoranschluß auf den Gateanschluß (kapazitiver Spannungsteiler zwischen K_G und G_E) statt. Dadurch wird das Gatepotential um einige Volt angehoben. Dies führt unter Umständen zu einem ungewollten Einschalten bzw. in einer Halbbrückenapplikation zu einem Brückenkurzschluß.
* Um einen Leistungstransistor richtig ein- bzw. auszuschalten wird der Einsatz eines [[Treiber|Treiberbausteines]] unbedingt empfohlen. Um den IGBT vor Schaden durch Kurzschluß zu schützen, sollte ein Treiber mit einer sogenannten Entsättigungsüberwachung (schnelle Überwachung von U_CE) verwendet werden. Des Weiteren sollte der Strom im Betrieb ständig gemessen werden um im Fehlerfalle eine Zerstörung zu verhindern.
* Zum Einschalten eines IGBTs ist eine Spannung von ca. 12..15V zu empfehlen. Eine größere Spannung führt zu höheren Umladeverlusten, bei einer geringeren Spannung verschenkt man meist Leistungsfähigkeit.
* Die Fläche in der Verbindung zwischen Treiber und Leistungsschalter ist unbedingt klein zu halten (verdrillte Kabel bzw. dicht nebeneinander bzw. übereinander geführte Leiterbahnen). Bei der Auswahl des Leitungsdurchmessers bzw. der Leiterbahnbreite beachten, daß die Ansteuerströme durchaus im Bereich von einigen Ampere liegen können.
* Die Schaltgeschwindigkeit und damit die Verluste und EMV-Abstrahlung wird stark durch die Gatebeschaltung beeinflußt. Im Datenblatt sind bei der Beschreibung der Ein- bzw. Ausschaltzeiten (meist bei "Test Conditions") Widerstandswerte im einstelligen Ohmbereich angegeben, für die diese dort genannten Schaltzeiten gültig sind. Es wird im Allgemeinen empfohlen die dort genannten Widerstandswerte NICHT zu UNTERschreiten. Die Wahl des Gatewiderstandes ist eine Wissenschalft für sich und immer ein zweischneidiges Schwert. Einerseits möchte man geringste Schalt- Verlustleistungen, d.h. eine kleine Schaltzeit = geringen Gatewiderstand, (1..15Ω). Achtung auf die Höhe der Ströme! Andererseits jedoch ein gutmütiges EMV-Verhalten und weniger hohe Ströme in der Gateleitung, d.h. größere Schaltzeit = höherer Gatewiderstand (evtl. bis zu 10..25Ω). Der Widerstandswert ist sehr stark von den Anforderungen abhängig. Meist ist ein asymmetrische Ansteuerung das Mittel der Wahl, d.h. R_g1 PARALLEL zu einer Serienschaltung aus D und R_g2. Ausschalten: Wahl eines größerer Widerstandswertes R_g1 direkt zwischen Gate und Treiberausgang. Einschalten: Wahl eines geringerer Wertes R_g2 + Seriendiode. R_g2 sorgt für ein zügiges Einschalten bei geringen Verlusten, R_g1 reduziert die durch parasitäre Induktivitäten hervorgerufene Abschaltüberspannung auf ein erträgliches Maß.
* Speziell in der Entwicklungsphase sollten die Ströme über '''Shunt''' oder einen schnellen Stromsensor überwacht werden. Eine Schnellabschaltung bei Überstrom ist für die Schaltung "Lebensnotwendig".

Anregungen oder Fragen auch gerne per Email an [http://www.mikrocontroller.net/user/show/powerfreak Powerfreak]. Dieser Artikel kann dadurch regelmäßig erweitert und ggf. durch ein FAQ ergänzt werden.

== Siehe auch ==
* [[Leistungselektronik]]
* [[Mosfet-Übersicht]]
* [[Zwischenkreiskapazität]]
* [[FET]]
* [[TRIAC]]
* [[Kühlkörper]]
* [[Treiber]]

[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Leistungselektronik]]

IGBT

2021-05-27T10:47:51Z

Nikola tesla: /* Einleitung */

Dieser Artikel versteht sich als Unterpunkt zum Artikel [[Leistungselektronik]].

== Einleitung ==

'''I'''nsulated '''G'''ate '''B'''ipolar '''T'''ransistor

Ein IGBT kann im ersten Ansatz wie eine Kombination aus [[FET | Feldeffekt]]-Transistor und [[Transistor|Bipolarem Transistor]] betrachtet werden, bei der ein N-Kanal FET einen PNP Bipolartransistor ansteuert. Daher ist der IGBT bezüglich der Ansteuereigenschaften wie der FET als spannungsgesteuertes Bauelement (Achtung Treiberleistung!) zu betrachten, und hat ein Gate. Die weiteren Eigenschaften ähneln aber einem Bipolartransistor (Sättigungsverhalten), daher werden diese Anschlüsse mit Kollektor und Emitter bezeichnet.

=== Vorteile des IGBT ===

* Leistungslose Ansteuerung wie beim FET im statischen Betrieb
* Verfügbarkeit für deutlich höhere Betriebsspannungen gegenüber FET Aufgrund des internen Aufbaus.
* Niedrigere Verluste als die eines FETs ab einer Spannungsfestigkeit von derzeit (2014) ca. 250V .
* Höhere Impulsbelastbarkeit (Faktor 4..5 für sehr kurze Pulse <5..10µs, bei neuster Chiptechnologie <3..5µs).
* Keine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. (siehe "Nachteile des IGBT") Beim FET ist aufbaubedingt eine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. Dies ist oft - je nach Applikation - ein Nachteil. Bei Anwendungen mit entweder hohen Strömen, und/oder schnellem Schalten ist es ein Vorteil, wenn keine Diode integriert, und eine Diode ausgewählt werden kann, die auf den Anwendungsfall optimiert ist. Diese wird teilweise schon im selben Gehäuse platziert.
* Geringe Erhöhung der Verluste bei steigender Temperatur verglichen mit einem FET.

=== Nachteile des IGBT ===

* Zum schnellen Schalten wird wie beim MOSFET ein starker [[MOSFET-Übersicht#MOSFET-Treiber | Gatetreiber]] benötigt.
* Kann unter bestimmten Umständen (zu großes dU/dt) wie ein [[TRIAC|Thyristor]] zünden (Latch-Up Effekt). Der Strom ist hier nicht mehr kontrollierbar. Das wird bei modernen Typen durch strukturelle Maßnahmen im Aufbau effektiv verhindert.
* Schaltverluste beim Abschalten sind vergleichsweise hoch, bedingt durch den sogenannten "Tail current". Dieser wird verursacht durch Ladungsträger, die nach dem eigentlichen Ausschalten noch vollständig abgeführt werden, was zu einem langsam abklingenden Strom führt.
* Nur für relativ geringe Schaltfrequenzen einsetzbar ("hart schaltend", je nach Typ bis ca. 50kHz, Spezialtypen auch bis ca. 300kHz)
* Nicht rückwärts leitfähig
* Keine parasitäre Freilaufdiode vorhanden. Zum Schalten von induktiven Lasten ist eine externe Freilaufdiode sehr empfehlenswert. (siehe "Vorteile des IGBT")
* Kein Durchbruch zweiter Art wie beim FET. Vorgänge dieser Art führen beim IGBT im Allgemeinen zur sofortigen Zerstörung.

=== Erklärung der wichtigsten Datenblattwerte ===

{| class="wikitable"
|-
! style="width:15em" | Parameter
! style="width:6em" | Symbol
! style="width:6em" | Beispiel
! Erklärung
|-
| Collector Emitter Voltage (Breakdown) || <math>BV_\mathrm{CES}</math> <math>V_\mathrm{CE}</math> || 600V || Maximale Sperrspannung zwischen Kollektor und Emitter
|-
| DC collector current || <math>I_\mathrm{C}</math> || 60A @90°C || Maximaler, dauerhaft zulässiger Kollektorstrom bei 90°C
|-
| Pulsed Collector Current || <math>C_\mathrm{pulse}</math> <math>I_\mathrm{CM}</math> || 150A || Maximaler Pulsstrom (Achtung die zulässige Zeitdauer des Pulses kann nur über die maximale Junctiontemperatur ermittelt werden)
|-
| Short Circuit Withstand Time || <math>t_\mathrm{sc}</math> || 10µs || Maximale Zeit, nach der ein Kurzschluß abgeschaltet sein muß
|-
| Thermal Resistance (junction-case) || <math>R_\mathrm{th,JC}</math> || 0,33K/W || [[Kühlkörper|Thermischer Widerstand]] vom Siliziumchip bis zur Rückseite des Transistorgehäuses
|-
| Gate-Emitter Threshold Voltage || <math>V_\mathrm{GE(th)}</math> || 4,8V || Gatespannung, ab welcher der Transistor minimal leitend wird
|-
| Turn-on Delay || <math>t_\mathrm{d(on)}</math> || 50ns || Verzögerung zwischen einschalten am Gate zur Reaktion am Kollektorstromes
|-
| Rise Time || <math>t_\mathrm{r}</math> || 45ns || Anstiegszeit des Kollektorstromes
|-
| Turn-off Delay || <math>t_\mathrm{d(off)}</math> || 600ns || Verzögerung zwischen Abschalten am Gate zur Reaktion am Kollektorstromes
|-
| Fall Time || <math>t_\mathrm{f}</math> || 130ns || Abfallzeit des Kollektorstromes
|}
Für die oben genannten Werte gibt es exakte Definitionen unter denen diese Werte richtig sind. Oft wird dies auch in den Datenblättern grafisch dargestellt, unter Berücksichtigung der Abhängigkeiten. Die Angaben im Datenblatt bzw. dieser Tabelle sind auch SEHR stark von den Ansteuerbedingungen abhängig. In den Datenblättern werden die Werte immer für 25°C angegeben, soweit dort nicht anders vermerkt.

== Beispiel zur Bauteiledimensionierung ==

=== Spannungsfestigkeit ===

Die höchste vorkommende Betriebsspannung plus Abschaltüberspannung soll kleiner als ca. 80% der Spannungsfestigkeit des Bauteiles sein. Achtung: Zwischen dem je nach Anwendungsfall erforderlichen Pufferkondensator und dem IGBT wird es immer eine parasitäre Induktivität geben. Abhängig von Schaltgeschwindigkeit und Induktivität wird im Schaltmoment eine mehr oder weniger große Überspannungsspitze produziert. Dieser Peak addiert sich auf die aktuelle Versorgungsspannung. Die dabei entstehende Spannungsspitze darf die maximale Spannungsfestigkeit zu '''keinem''' Zeitpunkt überschreiten.

Überschlagsrechnung mit fiktiven Werten als Beispiel:
* Schaltgeschwindigkeit im Kurzschlußfall: dI/dt = 100A/µs,
* Induktivität: L = 1µH
* dU=-L*dI/dt = -1µH * 100A / 1µs = 100V

Dies bedeutet, daß an der parasitären Induktivität zwischen IGBT und Kondensator - auf Grund von Selbstinduktion im Schaltmoment - ein Überspannungspuls von bis zu 100V entstehen kann, der auf die Betriebsspannung aufzuschlagen ist. Wie hoch der Puls wirklich wird, hängt von der Verteilung der Induktivitäten, Kapazitäten, und der Steifigkeit des Systems ab. Also zuerst rechnen, dann einen guten Testaufbau anfertigen, und letztendlich messen.
 
'''Zielführend und absolut wichtig ist die Minimalisierung der parasitären Induktivität zwischen Leistungshalbleiter und Zwischenkreiskondensator.'''

=== Stromtragfähigkeit ===

Welchen Strom muß der IGBT wie lange leiten? In jedem Datenblatt ist eine Stromtragfähigkeit bei 25°C und bei meist 100°C angegeben. Warm wird es dem IGBT im Betrieb von alleine, daher unbedingt den Wert bei z. B. 100°C verwenden. Dieser Wert ist als ERSTE Entscheidungsgrundlage ausreichend.
* Liegt dieser Wert mit ca. 30% Abstand darunter ist das OK.
* Ist der benötigte Strom im Bereich oder größer als der zulässige bei 100°C muß entweder ein anderer Typ eingesetzt oder mehrere IGBTs parallel geschaltet werden.
Achtung: Verlustleistung und Kühlanbindung prüfen. Gegebenenfalls einen weiteren IGBT parallel schalten, um die Verlustleistung auf zwei Bauteile zu verteilt.

=== Verlustleistung ===

Hier wird eine Näherung für die getaktete Anwendung dargestellt. In einem Transistor treten sowohl beim Ein- und Ausschalten, als auch während der eingeschalteten Zeit Verluste im Bauteil auf. Diese Verluste führen zu einer Bauteilerwärmung. Die dabei entstehende Temperatur darf die maximal zulässige Bauteiletemperatur nie überschreiten. Bei den ersten Projekten ist zu empfehlen, eine berechnete Chiptemperatur von ca. 125°C nicht zu überschreiten. Fast alle aktuell verfügbaren IGBTs nennen im Datenblatt eine Temperatur von 150°C als ihre maximale Chiptemperatur, manchmal auch schon 175°C.

{| class="wikitable" style="width:28em"
|+ '''Beispiel'''
|-
! Parameter
! style="width:6em" | Symbol
! style="width:6em" | Wert
|-
| Betriebsspannung || U_N || 400V
|-
| Nennstrom || I_N || 5A
|-
| Spannungsabfall bei I_N Chiptemperatur: 150°C Gatespannung: 15V || V_CE_sat || 2,0V
|-
| Taktfrequenz || f_schalt || 5kHz, (T=200µs)
|-
| Pulsbreite || t_on || 150µs,
|-
| Einschaltzeit (risetime) || t_r || 1,5µs
|-
| Ausschaltzeit (falltime) || t_f || 1µs
|-
| Überhöhungsfaktor Einschalten || FÜ_ein || 1,2
|-
| Überhöhungsfaktor Ausschalten || FÜ_aus || 1,4
|}

(Hintergrund für diese Überhöhungsfaktoren sind das übliche Überschwingen beim Schalten, sowie der Einfluß des Tailstromes. Diese Werte sind Erfahrungswerte.)

==== Leitend-Verluste ====

<math>
P_\mathrm{on} = U_\mathrm{CE,sat} \cdot I_\mathrm{N} \cdot \frac{t_\mathrm{on}}{T} = 2,0\,\mathrm{V} \cdot 5\,\mathrm{A} \cdot \frac{150\,\mathrm{\mu s}}{200\,\mathrm{\mu s}} = 7,5\,\mathrm{W}
</math>

==== Schaltverluste ====

Vereinfachter Ansatz.

Einschalten:

:<math>\begin{align}
P_\mathrm{SW_r}
&= 0,25 \cdot FÜ_{ein} \cdot U_N \cdot I_N \cdot \frac{t_r}{T} \\
&= 0,25 \cdot 1,2 \cdot 70V \cdot 30A \cdot \frac{500ns}{200\mu s}=1{,}6W
\end{align}</math>

Ausschalten:

:<math>\begin{align}
P_\mathrm{SW_f}
&= 0,25 \cdot FÜ_{aus} \cdot U_N \cdot I_N \cdot \frac{t_f}{T} \\
&= 0,25 \cdot 1,4 \cdot 70V \cdot 30A \cdot \frac{800ns}{200\mu s}=2{,}9W
\end{align}</math>

Alternativ und genauer kann man rechnen, wenn die Ein- Ausschaltenergie im Datenblatt angegeben ist. Aber Achtung! Die Randbedingungen unter denen die genannte Energie ermittelt wurde, müssen genau so zutreffen.
:<math>\begin{align}
P_{SW_f} = f_{schalt} \cdot E_{ON}
\end{align}</math>
:<math>\begin{align}
P_{SW_r} = f_{schalt} \cdot E_{OFF}
\end{align}</math>

Die Gesamtverlustleistung berechnet sich aus:

:<math>\begin{align}
P_{ges}
&= P_{ON} + P_{SW_r} + P_{SW_f} \\
&= 7,5W + 1,6W + 2,9W = 12W
\end{align}</math>

Damit muß ein entsprechender [[Kühlkörper]] ausgewählt und die Chiptemperatur berechnet werden. Z.B.:
* Kühlkörper mit einem R_th von 0,2K/W
* max. Umgebungstemperatur +60°C
* R_th "junction-case" des IGBTs 0,7K/W
* R_th der Wärmeleitfolie zwischen IGBT und Kühlkörper ca. 2,0K/W
* R_th gesamt: 2,9K/W

:<math>\begin{align}
T_{JC}
&= P_{ges} \cdot R_{\theta} +T_{amb} \\
&= 12W \cdot 2,9K/W + 60°C = 95°C
\end{align}</math>

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß hier viele Vereinfachungen vorgenommen und die Art der Last nicht beachtet wurde, ist es sinnvoll einigen Sicherheitsabstand zu den zulässigen Maximalwerten einzuhalten. Daher ist es empfehlenswert, die Chiptemperatur auf ca. 125°C zu begrenzen. Darüberhinaus sollte der Entwickler wissen was er tut.

=== Treiberleistung ===

Auch wenn der IGBT wie der MOSFET ein spannungsgesteuertes Bauelement ist, muß trotzdem bei jedem Einschalten und bei jedem Ausschalten
die Gatekapazität von z. B. -8V auf +15V (dUg beträgt in diesem Beispiel 23V) und zurück umgeladen werden. Dafür benötigt man einen starken und schnellen [[MOSFET-Übersicht#MOSFET-Treiber | Treiber]]. Da die Gatekapazität nicht im Datenblatt enthalten ist kann man sich mit der Eingangskapazität (Cies) behelfen. Im Arbeitspunkt ist die Gatekapazität ungefähr 5x größer als der im Datenblatt für Cies angegebene Wert. Daher berechnet sich die Treiberleistung wie folgt:

P_treiber = 2 x 0,5 x 5 x Cies x dUg² x f_schalt
= 5 x Cies x dUg² x f_schalt

Bei dUg = 23V, Cies=4nF und f_schalt=5kHz beträgt P_treiber = 53mW.
Aber Achtung, jeder Treiber hat auch einen Eigenverbrauch der leicht zwischen 0,5 und 1 W liegen kann.

Bei größeren Strömen mit einer höheren Frequenz - z. B. Induktionsheizung - wird die Ansteuerleistung schon sehr interessant: z. B. dUg = 23V, Cies=20nF und f_schalt=250kHz, hier beträgt P_treiber = 13,3W (zuzüglich Eigenverbrauch).

== Zusätzliche Hinweise ==

* Bei IGBTs mit im Gehäuse integrierter Diode muß die Verlustleistung an der Diode separat berechnet und in obige Verlustleistungs- und Temperaturberechnung mit einbezogen werden. In erster Näherung genügt die Berechnung mit Strom und Spannungsfall beim entsprechenden Strom lt. Datenblatt d.h. (P_D = V_0*I_AV). Wenn mans genau haben will, kann zusätzlich noch die Verlusteistung am internen Diodenwiderstand in leitendem Zustand in die Berechnung mit einbezogen werden, d.h.
(P_D = V_D*i_D = (V_0+r_on*i_D)*i_D = V_0*i_D+r_on*i_D^2). In manchem Datenblatt sucht man den r_on jedoch vergeblich, da er vom Strom abhängig ist. Den Wert kann man aus der Diodenkennlinie ablesen. Achtung: Die Verluste in der Diode treten NUR in leitendem Zustand auf, das Tastverhältnis ist also zu beachten.
* Bei Spannungen > 60V unbedingt die einschlägigen Normen und Vorschriften beachten. (Potentialtrennung für Ansteuerung und Hilfsspannungsversorgung, [[Leiterbahnabstände]], Berührschutz,...)
* Prüfen, ob der IGBT wirklich abgeschaltet ist und bleibt (Gatespannung deutlich unter Schwellenspannung bzw. KEIN Stromfluß im ausgeschalteten Zustand)! Ansonsten muß zum sicheren Sperren des IGBTs eine negative Gatespannung (-5..-8V) angelegt werden. Hintergrund: In einer geschalteten Anwendung treten große Spannungssteilheiten z. B. am Kollektor auf. Aufgrund der internen parasitären Kapazitäten zwischen Gate, Emitter und Kollektor findet eine Überkopplung des Schaltpulses - z. B. beim Schalter gegen GND - vom Kollektoranschluß auf den Gateanschluß (kapazitiver Spannungsteiler zwischen K_G und G_E) statt. Dadurch wird das Gatepotential um einige Volt angehoben. Dies führt unter Umständen zu einem ungewollten Einschalten bzw. in einer Halbbrückenapplikation zu einem Brückenkurzschluß.
* Um einen Leistungstransistor richtig ein- bzw. auszuschalten wird der Einsatz eines [[Treiber|Treiberbausteines]] unbedingt empfohlen. Um den IGBT vor Schaden durch Kurzschluß zu schützen, sollte ein Treiber mit einer sogenannten Entsättigungsüberwachung (schnelle Überwachung von U_CE) verwendet werden. Des Weiteren sollte der Strom im Betrieb ständig gemessen werden um im Fehlerfalle eine Zerstörung zu verhindern.
* Zum Einschalten eines IGBTs ist eine Spannung von ca. 12..15V zu empfehlen. Eine größere Spannung führt zu höheren Umladeverlusten, bei einer geringeren Spannung verschenkt man meist Leistungsfähigkeit.
* Die Fläche in der Verbindung zwischen Treiber und Leistungsschalter ist unbedingt klein zu halten (verdrillte Kabel bzw. dicht nebeneinander bzw. übereinander geführte Leiterbahnen). Bei der Auswahl des Leitungsdurchmessers bzw. der Leiterbahnbreite beachten, daß die Ansteuerströme durchaus im Bereich von einigen Ampere liegen können.
* Die Schaltgeschwindigkeit und damit die Verluste und EMV-Abstrahlung wird stark durch die Gatebeschaltung beeinflußt. Im Datenblatt sind bei der Beschreibung der Ein- bzw. Ausschaltzeiten (meist bei "Test Conditions") Widerstandswerte im einstelligen Ohmbereich angegeben, für die diese dort genannten Schaltzeiten gültig sind. Es wird im Allgemeinen empfohlen die dort genannten Widerstandswerte NICHT zu UNTERschreiten. Die Wahl des Gatewiderstandes ist eine Wissenschalft für sich und immer ein zweischneidiges Schwert. Einerseits möchte man geringste Schalt- Verlustleistungen, d.h. eine kleine Schaltzeit = geringen Gatewiderstand, (1..15Ω). Achtung auf die Höhe der Ströme! Andererseits jedoch ein gutmütiges EMV-Verhalten und weniger hohe Ströme in der Gateleitung, d.h. größere Schaltzeit = höherer Gatewiderstand (evtl. bis zu 10..25Ω). Der Widerstandswert ist sehr stark von den Anforderungen abhängig. Meist ist ein asymmetrische Ansteuerung das Mittel der Wahl, d.h. R_g1 PARALLEL zu einer Serienschaltung aus D und R_g2. Ausschalten: Wahl eines größerer Widerstandswertes R_g1 direkt zwischen Gate und Treiberausgang. Einschalten: Wahl eines geringerer Wertes R_g2 + Seriendiode. R_g2 sorgt für ein zügiges Einschalten bei geringen Verlusten, R_g1 reduziert die durch parasitäre Induktivitäten hervorgerufene Abschaltüberspannung auf ein erträgliches Maß.
* Speziell in der Entwicklungsphase sollten die Ströme über '''Shunt''' oder einen schnellen Stromsensor überwacht werden. Eine Schnellabschaltung bei Überstrom ist für die Schaltung "Lebensnotwendig".

Anregungen oder Fragen auch gerne per Email an [http://www.mikrocontroller.net/user/show/powerfreak Powerfreak]. Dieser Artikel kann dadurch regelmäßig erweitert und ggf. durch ein FAQ ergänzt werden.

== Siehe auch ==
* [[Leistungselektronik]]
* [[Mosfet-Übersicht]]
* [[Zwischenkreiskapazität]]
* [[FET]]
* [[TRIAC]]
* [[Kühlkörper]]
* [[Treiber]]

[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Leistungselektronik]]