B. Kainka

Phänomene der Elektronik  

Independently published 2020  

            www.amazon.de/dp/B08NDZ3J9R



EINLEITUNG


In der Elektronik gibt es einen breiten Konsens, welche Schaltungen und welche Anwendungen der wichtigsten Bauteile zum Grundwissen gehören. Oft reicht schon ein Blick in das Datenblatt des Herstellers um zu erfahren, wie ein Bauteil normalerweise eingesetzt werden sollte.

Daneben gibt es aber auch viele weniger bekannte Effekte, die nur selten, und dann vielleicht als Störeffekte in Erscheinung treten. Aber manchmal mutiert ein unerwünschter Störeffekt zu einer nützlichen Anwendung. Einige der größten Erfindungen sind durch Zufälle entstanden, bei denen etwas ganz anderes gefunden wurde, als ursprünglich im Fokus stand. Röntgen z.B. wollte Kanalstrahlen, also schnelle Elektronen untersuchen. Und nur weil zufällig ein fluoreszierender Stoff im Labor war, entdeckte er die später so genannten Röntgen-Strahlen.
 
Mir ist es oft so gegangen. Etwas hat nicht funktioniert wie geplant, und bei der Fehlersuche bin ich auf Phänomene gestoßen, die ich noch nicht kannte. Und manchmal ist daraus eine nützliche Anwendung oder eine neue Schaltung geworden. Oft finde ich dann Informationen zu diesem Effekt, der in anderen Zusammenhängen schon bekannt war. Manchmal weiß ich gar nicht, ob meine neue gefundene Anwendung wirklich neu ist. Manches ist vielleicht in der Vergangenheit schon einmal untersucht worden und dann wieder in Vergessenheit geraten.

In anderen Fällen gibt es zwar sehr teure Spezialbauteile für eine besondere Aufgabe, aber sie beruhen auf bekannten Phänomenen, die auch bei Standardbauteilen zu finden sind. Dann ist es mir ein Anliegen, die einfachste und preiswerteste Lösung zu suchen, um einer breiten Gruppe Interessierter die Möglichkeit zu geben, sich mit diesem Thema zu beschäftigen.

Kürzlich habe ich mich mit Bleistift und Papier an den Schreibtisch gesetzt und notiert, welche Phänomene, Sondereffekte oder erstaunliche Schaltungen mir bisher über den Weg gelaufen sind.  Da kam einiges zusammen, und beim längeren Nachdenken noch viel mehr. Das war der Ausgangspunkt für dieses Buch.

Wenn man lange und intensiv an einer Sache arbeitet, ist es ganz normal, dass man neue Dinge entdeckt. Und wenn man dann die Möglichkeit hat, dem nachzugehen, kann etwas Neues daraus werden. Die längste Zeit  meines Berufslebens habe ich für Verlage wie Franzis, Elektor und Kosmos gearbeitet. Da ging es weniger um HighTech-Entwicklungen als um möglichst einfache Grundlagenversuche.

Oft standen die Projekte unter starkem Kostendruck. Dann musste ich aus möglichst wenigen und preiswerten Bauteilen möglichst interessante Versuche zaubern. Viel Arbeit ist in die Elektronik-Adventskalender geflossen, die Franzis zusammen mit Conrad gemacht hat. Die Idee war, dass hinter 24 Türchen ebenso viele Bauteile zum Vorschein kamen, mit denen dann 24 möglichst interessante Versuche durchgeführt werden sollten.  Das erforderte viel Kreativität, weil nicht nur mit sehr wenigen Bauteilen gearbeitet wurde, sondern weil diese auch noch in eine sinnvolle Reihenfolge gebraucht werden mussten.

Manchmal steuerte  alles auf einen besonderen Versuch zu, für den ein paar mehr Bauteile „gesammelt“ werden mussten. Was mache ich in der Zwischenzeit mit diesen noch unvollständigen Bauteilen? Neue Versuche mussten her, oft auch solche, die von den üblichen Schaltungen abweichen. Die Schaltungen unterlagen dabei einem starken Selektionsdruck, und ich musste oft lange experimentieren, bis ich ein überzeugendes Ergebnis hatte. Und dabei bin ich manchmal auf Phänomene gestoßen, die ich zuerst selbst nicht einordnen konnte. Oft hat es recht lange gedauert, bis mir die Hintergründe klar waren. Und einige Dinge sind bis heute noch nicht völlig geklärt.

Ich möchte in diesem Buch die aus meiner Sicht ungewöhnlichsten und seltsamsten Effekte und Schaltungen der Elektronik zusammenfassen. Das Ziel ist es, Ihre Neugier zu wecken und Ihren Forschergeist anzustacheln. Bauen Sie die Versuche einmal nach und untersuchen Sie die beschriebenen Effekte. Vielleicht gelingt Ihnen ja hier oder da der entscheidende Durchbruch, der dann wieder zu neuen Ideen führt.

Bleiben Sie neugierig!

Ihr Burkhard Kainka



Inhalt

1 Dielektrische Absorption    1
1.1 Temperaturkoeffizient und Sondereffekte    1
1.2 Leckstrom keramischer Kondensatoren    3
1.3 Messung der Kondensator-Nachladespannung    7
1.4 Der Auslauf-Blinker    10
2 Piezoelektrische Effekte    16
2.1 Piezoscheiben polarisieren    16
2.2 LED-Lichtblitze mit einem Piezowandler    19
2.3 Der Piezo-Bewegungsmelder    20
2.4 Der Piezo-Sender    23
2.5 Das Zucker-Mikrofon    25
3 Ungewöhnliche Fotoeffekte    29
3.1 Lichtempfindliche Si-Dioden    30
3.2 LEDs als Lichtsensoren    32
3.3 Der selbstladende LED-Blitzer    35
3.4 EF80 als Fotozelle    39
3.5 Glimmlampe als Fotozelle    42
4 PN-Sperrschichten und Durchbrüche    45
4.1 NPN-Kippschwingungen    46
4.2 Aufbau eines LED-Blitzers    54
4.3 Multi-LED-Blitzer    55
4.4 Der Avalanche-Transistor    58
4.5 Dioden-Rauschen    62
5 Leuchtende Halbleiter    65
5.1 Milli-Lux messen    65
5.2 Messung an einer Silizium-LED    70
5.3 Si-Halbleiter als LED    76
5.4 Leuchtender Transistor    77
5.5 Lichtmessung an einem BC140    79
5.6 Erster Durchbruch einer LED    83
5.7 Messung am geschlossenen Transistor    85
6 Messung ionisierender Strahlung    86
6.1 Strahlungsmessung mit BPW34    86
6.2 Strahlungsmessung mit der Webcam    89
6.3 Alphastrahlung mit BC140 und BUZ45 messen    93
6.4 Eigenbau-Zählrohr    96
6.5 Ionisationskammern    100
7 Hautwiderstand und Hautkapazität    105
7.1 Messung der Hautimpedanz    105
7.2 Der Finger-Kondensator    112
7.3 Die Zweifinger-Orgel    115
7.4 Berühungssensoren    117
8 Laufzeit-Oszillatoren    121
8.1 Der Ring-Oszillator    121
8.2 Der Dreiphasen-Blinker    124
8.3 Analoges Lauflicht mit neun LEDs    125
8.4 Laufzeitoszillator mit Röhren    128