Physik · P6 · Elektrischer Stromkreis

Heißleiter und Fotowiderstand

Bei einem Metalldraht wächst der Widerstand beim Erwärmen nur wenig. Ein Heißleiter und ein Fotowiderstand bestehen dagegen aus Halbleitern. Wärme oder Licht setzen dort zusätzliche Ladungsträger frei, und der Widerstand sinkt stark. Darum dienen sie als Sensoren: im Fieberthermometer, im Kühlschrank oder im Dämmerungsschalter.

So gehst du vor

1Wähle ein Bauteil. Die Spannung ist fest 5 V.
2Stelle mit dem Regler die Temperatur oder Beleuchtungsstärke ein und lies die Stromstärke ab.
3Tippe „Messwert in die Tabelle“. Nimm mindestens sechs Werte über den ganzen Bereich auf.
4In der Tabelle steht I, das Diagramm zeigt daraus R = UI. Rechne einen Wert selbst nach. Erst dann „Auswertung zeigen“.
5Tippe „Wert verdecken“ und bestimme die verdeckte Größe aus der Stromstärke und deiner Kennlinie.

Spannung U

5,00 V

Stromstärke I

0,000 mA

Bauteil

Temperatur ϑ

20 °C

Heißleiter: Schaltzeichen mit schrägem Strich und −ϑ (Widerstand sinkt mit der Temperatur). Stromstärke klein, damit sich das Bauteil nicht selbst erwärmt.

Kennlinie des Heißleiters: R über ϑ

Das Diagramm rechnet mit R = UI: 5 V geteilt durch mA ergibt kΩ.

Nr.	Temperatur ϑ in °C	Stromstärke I in mA

Aktuell ergibt die Anzeige R ≈ 0,0 kΩ.

Aufträge

Nimm die Kennlinie des Heißleiters zwischen 0 °C und 100 °C auf. Bei welcher Temperatur hat er 10 kΩ? In welchem Bereich eignet er sich am besten als Thermometer?
Vergleiche: Bei einem Metalldraht steigt der Widerstand mit der Temperatur, beim Heißleiter sinkt er. Erkläre beides mit den Ladungsträgern.
Nimm die Kennlinie des Fotowiderstands auf. Warum sollte man im Bereich von 1 lx bis 100 lx viel mehr Werte messen als zwischen 500 lx und 1000 lx?
Verdecke die Temperatur und bestimme sie mit deiner Kennlinie. Wie genau triffst du den wahren Wert?
Skizziere, wie ein Dämmerungsschalter arbeitet: Ein Fotowiderstand und ein fester Widerstand bilden einen Spannungsteiler. Was passiert mit der Spannung am Fotowiderstand, wenn es dunkel wird?