Transistorbau: TH-Workshop für den Physikkurs der Gesamtschule Gummersbach

Laborbild Institut für Elektronik und Information Engineering (Bild: TH Köln)

In zwei Tagen lernten 20 Schülerinnen und Schüler aus der Oberstufe der Gesamtschule (GE) Gummersbach-Derschlag durch praktische Versuche, wie man einen Transistorverstärker baut.

08.07.2016 - Mitglieder des Instituts für Elektronik und Information Engineering (IEIE) der TH Köln am Campus Gummersbach unterrichteten die Teilnehmer/innen des Physikkurses und betreuten sie im Labor.

Vor dem TH-Workshop hatte Physiklehrer Thomas Benkert von der GE Gummersbach seinen Schülerinnen und Schülern zunächst eine theoretische Einführung in die Thematik der Halbleiter und speziell des Transistors gegeben. Er nahm dann auch selbst an der Veranstaltung teil.

Der Workshop an der TH begann mit einer Vorlesung von Professor Dr. Jürgen Weber, er stellte den bipolaren Transistor als Verstärker vor und erläuterte dessen Funktionsweise. Im nächsten Schritt erläuterte Aline Kamp, wissenschaftliche Mitarbeiterin der TH, welche Bauteile für eine solche Komponente nötig sind und wie diese berechnet und dimensioniert werden müssen. Die Schülerinnen und Schüler erhielten dabei nur den Rechenansatz, die endgültigen Ergebnisse mussten sie selbstständig ermitteln.

Nach den theoretischen und mathematischen Grundlagen ging es an die Simulation der Schaltung. Unter Leitung von TH-Mitarbeiter Ludger Buchmann konnten die Schülerinnen und Schüler das Verhalten Ihrer Schaltung am Monitor sehen. Die Simulation machte deutlich, wie schon kleine Veränderungen große Unterschiede bei der Verstärkung der Schaltung und dem Verhalten des Transistors bewirken.

Gruppenbild Besuch des Physikkurses der Gesamtschule Gummersbachv.l. TH-Mitarbeiter/innen Dr. Michael Pongs, Ludger Buchmann, Aline Kamp, die Schülerinnen und Schüler der Gesamtschule Gummersbach und GE-Lehrer Thomas Benkert (Bild: TH Köln)

Am zweiten Tag durften die Schüler im Grundlagenlabor die theoretisch konzipierte Schaltung praktisch aufbauen und Messungen durchführen. Dabei zeigte sich, ob das Konzept der Schaltung umsetzbar war und ob die Messungen die theoretisch erwarteten Größen bestätigten. Im Anschluss an den Laborversuch führte TH-Mitarbeiter Mirko Lotz-Blumberg die Gruppe durch die Labore zur Platinenherstellung und Bestückung, die zum IEIE-Institut gehören. Lotz-Blumberg erklärte den Vorgang des  Platinenfräsens für die Herstellung der Schaltung und die Bestückung mit den Bauteilen.

In dem zweitägigen Workshop lernten die jungen Menschen am praktischen Beispiel, wie Ingenieure arbeiten, um von einer Idee zur erfolgreichen Umsetzung zu kommen. Am Anfang stand eine theoretische Betrachtung mit rechnerischen Grundlagen, dann folgte eine Software-Simulation verschiedener Schaltungs-Situationen, der Messaufbau einer Schaltung mit realen Bauelementen und echten Versorgungsspannungen und anschließend die Herstellung eines Prototyps mit Platinen-Entwicklung. Sowohl die Schülerinnen und Schüler wie auch ihr Physiklehrer waren begeistert von ihrem Ausflug in die Hochschule und dem praxisnahen Lernerfolg.

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