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Ohmsche und nicht-ohmsche Leiter

1900
Techniker misst im Labor die Strom-Spannungs-Kennlinien von ohmschen und nicht-ohmschen elektrischen Bauteilen.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Leiter werden nach ihrer Einhaltung von Ohmsches Gesetz. Ohmic materials, like most metals at a constant temperature, exhibit a constant resistance, leading to a linear current-voltage (I-V) graph. Nicht-ohmsch Materialien und Bauelemente wie Dioden und Transistoren besitzen einen Widerstand, der sich mit der Spannung oder dem Strom ändert, was zu einer nichtlinearen IV-Kennlinie führt.

Die Unterscheidung zwischen ohmschem und nicht-ohmschem Verhalten ist grundlegend für die Elektronik. Die Strom-Spannungs-Kennlinie eines ohmschen Bauelements ist eine Gerade durch den Ursprung mit der Steigung 1/R. Dieses vorhersagbare, lineare Verhalten ist nützlich für Bauteile wie Widerstände, deren Hauptfunktion darin besteht, den Stromfluss um einen bestimmten Betrag zu begrenzen.

Im Gegensatz dazu bilden nicht-ohmsche Bauelemente die Grundlage der aktiven Elektronik. Eine Halbleiterdiode beispielsweise weist einen sehr geringen Widerstand gegen Stromfluss in eine Richtung (Vorwärtsspannung), jedoch einen sehr hohen Widerstand in die entgegengesetzte Richtung (Sperrspannung) auf. Diese nichtlineare, asymmetrische Strom-Spannungs-Kennlinie ermöglicht es ihr, als Einwegtor für Strom zu fungieren. Ebenso lässt sich der Widerstand eines Transistors durch eine geringe Eingangsspannung oder -stromstärke steuern, sodass er als Verstärker oder Schalter fungieren kann. Die Nichtlinearität dieser Komponenten ermöglicht komplexe Informationsverarbeitung, vom Radioempfänger bis zum Digitalcomputer.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Festkörperphysik

Typ

Abstraktes System

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Das Ohmsche Gesetz, das die lineare Grundbeziehung lieferte
  • Die Entdeckung von Halbleitermaterialien und des pn-Übergangs
  • Erfindung der Vakuumröhre, eines frühen nichtohmschen Geräts
  • Entwicklung der Festkörperphysik zur Erklärung des Ladungstransports in verschiedenen Materialien

Anwendungen

  • Halbleiterdioden zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom (Gleichrichtung)
  • Transistoren zur Signalverstärkung und -schaltung
  • Thermistoren als Temperatursensoren
  • Varistoren zum Schutz von Schaltkreisen vor Spannungsspitzen
  • Leuchtdioden (LEDs) für effiziente Beleuchtung

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandte Begriffe: ohmsch, nicht-ohmsch, Strom-Spannungs-Kennlinie, Halbleiter, Diode, Transistor, Thermistor, Widerstand, Linearität, Elektronik.

Historischer Kontext

Ohmsche und nicht-ohmsche Leiter

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(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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