MINT lernen

LDR und NTC — Halbleiter als Sensoren

Zehn Übungen zu zwei einfachen Bauteilen, deren Widerstand sich um mehrere ganze Zehnerpotenzen ändern kann — je nach Einfluss. Mit ausführlichem Lösungsweg zu jeder einzelnen Aufgabe.

Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1

Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was stimmt über LDR und NTC?
AFB I

Drei der sechs Aussagen sind richtig. Welche?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Spannung erzeugt die Solarzelle, nicht der LDR — er ändert nur seinen Widerstand. Das stärkere Zittern der Atomrümpfe erklärt den Metalldraht, nicht den Halbleiter. Und weil sich der Widerstandswert selbst ändert, ist die Kennlinie gekrümmt.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Heißleiter, Kaltleiter und Fotowiderstand.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Ein Satz bindet alles zusammen: Im Halbleiter erzeugt Energie von außen Ladungsträger, im Metall behindert Wärme die vorhandenen.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Fällt Licht auf einen LDR, gibt jedes seine Energie an ein gebundenes Elektron ab. So entstehen zusätzliche , und der Widerstand . Derselbe Vorgang läuft im ab, nur liefert dort die Wärme die Energie. Beide Bauteile nutzen also die des reinen Halbleiters.

„Dotierung“ passt nicht: Bei LDR und NTC kommen die Ladungsträger nicht aus Fremdatomen, sondern allein aus der zugeführten Energie.
A4
Welches Bauteil ist gemeint?
AFB I

Sortiere Namen, Merkmale und Anwendungen dem passenden Bauteil zu.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1LDR
2NTC
3PTC
Unterscheidungsmerkmal: Der LDR reagiert auf Licht, NTC und PTC auf Temperatur — und zwar genau entgegengesetzt.
A5
Blitzrechnung
AFB I

An einem LDR liegt die Spannung 5,0 V. Es fließt ein Strom von 2,5 mA. Wie groß ist sein Widerstand in Ohm?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
R = U / I = 5,0 V / 0,0025 A = 2000 Ω. Kopfrechen-Trick: Volt geteilt durch Milliampere ergibt direkt Kiloohm — 5,0 / 2,5 = 2,0 kΩ.
A6
Was im NTC beim Erwärmen passiert
AFB II

Bringe die Wirkungskette in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Der NTC wird erwärmt.
2Die Atome im Kristallgitter schwingen stärker.
3Immer mehr Elektronenpaarbindungen brechen auf.
4Die Zahl der freien Ladungsträger steigt.
5Der Widerstand des NTC sinkt.
Am häufigsten rutschen die Schritte 3 und 4 zusammen. Erst brechen Bindungen auf — dadurch entstehen freie Ladungsträger. Der sinkende Widerstand ist die Folge, nicht die Ursache.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein NTC liegt an der konstanten Spannung 6,0 V. Bei 25 °C fließen 0,60 mA, bei 60 °C beträgt sein Widerstand nur noch 2,5 kΩ.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Widerstand bei 25 °C kΩ
  2. Stromstärke bei 60 °C mA
  3. Um welchen Faktor ist die Stromstärke gewachsen? —
  4. Abgekühlt auf 0 °C misst man 30 kΩ. Welcher Strom fließt dann? mA
Zwischen 0 °C und 60 °C ändert sich der Strom um den Faktor 12 — bei einem Metalldraht wären es nur wenige Prozent. Genau diese Empfindlichkeit macht den NTC zum Sensor.
A8
Bauteil und Widerstandswert
AFB II

Verbinde jede Situation mit dem Widerstand, den man dabei misst.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Denktrick: Zuerst die Frage „Halbleiter oder Metall?“. Halbleiter reagieren um Zehnerpotenzen, Metall nur um Prozente.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
In Klassenarbeiten taucht Zeile 2 am häufigsten auf: Die Metallerklärung wird auf den Halbleiter übertragen. Frag dich immer zuerst, ob Wärme hier Ladungsträger erzeugt oder nur behindert.
A10
Wie ändert sich der Widerstand?
AFB III

Fünf Eingriffe an verschiedenen Bauteilen. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = sinkt stark, 2 = sinkt leicht, 3 = bleibt gleich, 4 = steigt leicht, 5 = steigt stark. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = sinkt stark5 = steigt stark
Ein LDR wird mit einer Taschenlampe angestrahlt.
Ein PTC wird von 20 °C auf 80 °C erwärmt.
Ein Metalldrahtwiderstand wird von 20 °C auf 80 °C erwärmt.
Ein NTC wird in Eiswasser gelegt.
Ein NTC wird abgedeckt; seine Temperatur bleibt dabei gleich.
Zwei Fragen genügen: Reagiert das Bauteil überhaupt auf diese Größe? Und erzeugt die Energie Ladungsträger (Halbleiter, starke Änderung) oder behindert sie nur (Metall, schwache Änderung)? Der NTC ist blind für Licht.