LDR und NTC

Bisher hatte jeder Widerstand einen festen Wert. Jetzt lernst du zwei kennen, deren Wert sich um das Tausendfache ändern kann — und genau das macht sie nützlich.

• Alltag:Straßenlaternen gehen abends von selbst an, das Handydisplay wird im Dunkeln dunkler, das Fieberthermometer piept nach drei Sekunden.
• Dahinter:Ein Halbleiterbauteil, das eine physikalische Größe in einen Widerstandswert übersetzt.
• Grundlage:Die Eigenleitung vom Kapitelanfang — Energie von außen bricht Bindungen auf, es entstehen freie Ladungsträger, das Material leitet besser.
• Einzige Frage:Kommt die Energie aus dem Licht, ist es ein LDR; kommt sie aus der Wärme, ist es ein NTC.

Mehr Energie von außen → mehr freie Ladungsträger → kleinerer Widerstand. Diesen Satz brauchst du für beide Bauteile.

Der LDR — der Fotowiderstand

LDR steht für Light Dependent Resistor, also „lichtabhängiger Widerstand“.

• Aufbau:Eine mäanderförmige Halbleiterbahn auf einem Trägerplättchen, von oben frei zugänglich — daher das typische Zickzackmuster im Fenster.
• Wirkung des Lichts:Jedes Photon macht ein gebundenes Elektron frei; je heller es ist, desto mehr Ladungsträger gibt es und desto kleiner wird der Widerstand.
• Hell:Bei Tageslicht liegt der Widerstand in der Größenordnung einiger hundert Ohm.
• Dunkel:Abgedeckt oder nachts sind es mehrere Megaohm — zwischen hell und dunkel liegt leicht der Faktor 10 000.
• Schaltzeichen:Das Widerstandsrechteck im Kreis, auf den zwei Pfeile von außen zeigen; die Pfeile stehen für das einfallende Licht.

Der NTC — der Heißleiter

NTC steht für Negative Temperature Coefficient: negativer Temperaturbeiwert.

• Name:Auf Deutsch Heißleiter — er leitet, wenn er heiß ist.
• Energiequelle:Nicht Licht, sondern die Wärmebewegung des Gitters.
• Mechanismus:Je wärmer der Kristall, desto stärker zittern die Atome, desto mehr Bindungen brechen auf, desto mehr freie Ladungsträger gibt es.
• Schaltzeichen:Das Widerstandsrechteck mit schrägem Strich und der Beschriftung −t°.

Zum Vergleich: PTC und normaler Metallwiderstand

Das Gegenteil des NTC hilft beim Einordnen.

• PTC (Kaltleiter):Wird er wärmer, steigt sein Widerstand; sein Schaltzeichen trägt +t°.
• Metalldraht:Die freien Elektronen sind ohnehin alle vorhanden — Wärme erzeugt keine neuen.
• Warum der Widerstand trotzdem steigt:Die Atomrümpfe zittern stärker, die Elektronen stoßen häufiger an — der Widerstand nimmt leicht zu.

Wo die beiden Bauteile eingebaut sind

• LDR:Dämmerungsschalter und Straßenlaternen, automatische Displayhelligkeit im Handy, Lichtschranken, Belichtungsmessung in Kameras.
• NTC:Elektronische Fieberthermometer, Temperaturüberwachung in Kühlschrank und Backofen, Kühlwasser- und Ansauglufttemperatur im Auto.
• Einschaltstrombegrenzer:Kalt bremst der NTC im Netzteil den ersten Stromstoß; erwärmt wird er niederohmig und stört nicht mehr.

Vorsicht: kein ohmsches Gesetz

LDR und NTC sind keine ohmschen Widerstände.

• Ohmscher Widerstand:Die Kennlinie ist eine Gerade durch den Ursprung — doppelte Spannung bedeutet doppelte Stromstärke.
• LDR und NTC:Die Kennlinie ist stark nichtlinear und läuft oft über mehrere Zehnerpotenzen.
• Rechnen erlaubt:R = U / I gilt immer nur für einen festen Arbeitspunkt, also für einen einzigen Betriebszustand.
• Achtung:Ändern sich Licht oder Temperatur, gilt sofort ein neuer Widerstandswert.

Im Sensorkörper siehst du, wie viele freie Ladungsträger gerade zur Verfügung stehen; rechts wird die Kennlinie mitgezeichnet und dein aktueller Arbeitspunkt markiert. Vergleiche am Ende unbedingt den Metalldrahtwiderstand mit dem NTC — dort siehst du den Gegensatz am deutlichsten.

Achte auf die Form der Kennlinie: Bei LDR und NTC fällt sie steil ab und überstreicht mehrere Zehnerpotenzen — deshalb ist die Widerstandsachse hier logarithmisch geteilt. Beim Metalldraht dagegen bleibt die Linie fast waagerecht und steigt nur ganz leicht an. Genau daran erkennst du im Diagramm sofort, ob du einen Halbleiter oder ein Metall vor dir hast.

Drei Punkte, die bei Sensorbauteilen erfahrungsgemäß schieflaufen.