Lichtsensoren: Interaktive Lernquizzes für Elektrotechnik-Studierende

Question 1

Wie ist ein LDR aufgebaut?

Accepted Answer

CdS-Schicht zwischen zwei Elektroden

Answer

p-n-Übergang

Answer

Emitter-Kollektor-Übergang

Answer

Metall-Halbleiter-Übergang

Question 2

Welche Eigenschaft ist entscheidend für die hohe Empfindlichkeit eines Lichtsensors?

Accepted Answer

Geringe Bandlücke

Answer

Große aktive Fläche

Answer

Niedriger Rauschpegel

Answer

Schnelle Ansprechzeit

Question 3

Welcher Sensor eignet sich am besten zur Messung der Farbtemperatur?

Accepted Answer

Farbsensor

Answer

LDR

Answer

Fotozelle

Answer

Pyrometer

Question 4

Welche Größe beschreibt die Empfindlichkeit eines Lichtsensors?

Accepted Answer

Responsivität

Answer

Quantenwirkungsgrad

Answer

Linearität

Answer

Dynamikbereich

Question 5

Welcher physikalische Effekt liegt der Funktionsweise von Fotowiderständen zugrunde?

Accepted Answer

Photoleitung

Answer

Photoemission

Answer

Photovoltaik

Answer

Photodioden-Effekt

Question 6

Welche Art von Lichtsensor wird zur Messung der Beleuchtungsstärke verwendet?

Accepted Answer

Luxmeter

Answer

Kolorimeter

Answer

Spektrometer

Answer

Radiometer

Question 7

Welcher Sensortyp wandelt Licht direkt in ein elektrisches Signal um?

Accepted Answer

Photodiode

Answer

CCD-Sensor

Answer

Thermosäule

Answer

Pyrometer

Question 8

Welches physikalische Prinzip liegt der Funktionsweise einer Fotodiode zugrunde?

Accepted Answer

Photovoltaischer Effekt

Answer

Fotoleitender Effekt

Answer

Fotoresistiver Effekt

Answer

Fototransistoreffekt

Question 9

Wie wirkt sich ein größerer Abstand zwischen Lichtsensor und Lichtquelle auf die Empfindlichkeit des Lichtsensors aus?

Accepted Answer

Die Empfindlichkeit nimmt ab

Answer

Die Empfindlichkeit nimmt zu

Answer

Die Empfindlichkeit bleibt gleich

Answer

Die Empfindlichkeit verändert sich nichtlinear

Question 10

Für welche Anwendung wird ein Fotowiderstand typischerweise eingesetzt?

Accepted Answer

Intensitätsmessung

Answer

Positionserfassung

Answer

Farberkennung

Answer

Bildgebung

Question 11

Was beschreibt die Ansprechzeit eines Lichtsensors?

Accepted Answer

Die Zeitspanne zwischen dem Auftreffen des Lichts und dem Beginn des Ausgangssignals

Answer

Die Zeitspanne zwischen dem Verschwinden des Lichts und dem Abfall des Ausgangssignals

Answer

Die Zeitspanne zwischen der maximalen und minimalen Ausgangssignalstärke

Answer

Die Zeitspanne zwischen dem Einschalten der Stromversorgung und der Stabilisierung des Ausgangssignals

Question 12

Welche Bauform eines Fotowiderstands bietet eine flexible und kostengünstige Montage?

Accepted Answer

Scheibenförmig

Answer

Zylindrisch

Answer

Linsenförmig

Answer

Rechteckig

Question 13

Welcher Lichtsensortyp wandelt Lichtenergie direkt in eine elektrische Spannung um?

Accepted Answer

Fotodiode

Answer

Photowiderstand

Answer

Fototransistor

Answer

Pyroelektrischer Sensor

Question 14

Welche Aussage über die spektrale Empfindlichkeit von Fotodioden ist richtig?

Accepted Answer

Sie kann durch eine zusätzliche Schicht aus Halbleitermaterial verändert werden.

Answer

Sie ist unabhängig von der Wellenlänge des Lichts.

Answer

Sie nimmt mit zunehmender Wellenlänge ab.

Answer

Sie ist immer nichtlinear über das gesamte sichtbare Spektrum.

Question 15

Was versteht man unter dem Dunkelstrom einer Fotodiode?

Accepted Answer

Der Strom, der durch die Fotodiode fließt, wenn keine Lichtstrahlung einwirkt.

Answer

Der Strom, der durch die Fotodiode fließt, wenn maximale Lichtstrahlung einwirkt.

Answer

Der Strom, der durch die Fotodiode fließt, wenn die Temperatur erhöht wird.

Answer

Der Strom, der durch die Fotodiode fließt, wenn die Spannung erhöht wird.

Question 16

Welches Verfahren zur Kalibrierung von Lichtsensoren wird am häufigsten verwendet?

Accepted Answer

Verwendung einer Referenzlichtquelle und eines Voltmeters

Answer

Verwendung eines Thermistors und eines Oszilloskops

Answer

Verwendung einer Fotodiode und einer Wheatstone-Brücke

Answer

Verwendung eines Spektrometers und eines Luxmeters

Question 17

Welche Anwendung ist nicht für Lichtsensoren geeignet?

Accepted Answer

Temperaturmessung

Answer

Lichtschranken

Answer

Optische Sensoren für Roboter

Answer

Positionserfassung

Question 18

Was ist die Hauptkomponente einer Fotodiode?

Accepted Answer

Halbleitermaterial mit einem pn-Übergang

Answer

Spule

Answer

Kondensator

Answer

Widerstand

Question 19

Welche Aussage zur Funktionsweise eines Fototransistors ist korrekt?

Accepted Answer

Licht auf den Basisanschluss erhöht den Kollektorstrom.

Answer

Licht auf den Emitteranschluss erhöht den Basisstrom.

Answer

Licht auf den Kollektoranschluss erhöht den Emitterstrom.

Answer

Licht hat keinen Einfluss auf den Stromfluss im Fototransistor.

Question 20

Nennen Sie eine Anwendung von Lichtsensoren in der industriellen Automatisierung.

Accepted Answer

Objekterkennung

Answer

Temperaturmessung

Answer

Positionsbestimmung

Answer

Geschwindigkeitsmessung

Question 21

Was ist der Unterschied zwischen einem intrinsischen und einem extrinsischen Lichtsensor?

Accepted Answer

Intrinsische Sensoren sind aus reinem Halbleitermaterial, während extrinsische Sensoren Dotierungen enthalten.

Answer

Extrinsische Sensoren sind aus reinem Halbleitermaterial, während intrinsische Sensoren Dotierungen enthalten.

Answer

Intrinsische Sensoren sind empfindlicher als extrinsische Sensoren.

Answer

Extrinsische Sensoren sind empfindlicher als intrinsische Sensoren.

Question 22

Welche Aussage zur Kalibrierung von Lichtsensoren ist korrekt?

Accepted Answer

Die Kalibrierung sollte regelmäßig durchgeführt werden.

Answer

Die Kalibrierung ist nur einmal erforderlich.

Answer

Die Kalibrierung kann unabhängig von der Umgebung durchgeführt werden.

Answer

Die Kalibrierung ist nicht erforderlich, wenn der Sensor in einer kontrollierten Umgebung verwendet wird.

Question 23

Welche Aussage beschreibt die Funktionsweise eines Fotodiodensensors korrekt?

Accepted Answer

Erzeugt elektrische Spannung proportional zur einfallenden Lichtintensität

Answer

Wandelt Licht in elektrischen Strom um

Answer

Verstärkt das einfallende Licht

Answer

Speichert elektrische Ladung in Abhängigkeit von der Lichtintensität

Question 24

Welcher Sensortyp eignet sich zur Messung von Lichtintensität im sichtbaren Bereich?

Accepted Answer

LDR (lichtabhängiger Widerstand)

Answer

Photomultiplier

Answer

CCD (ladungsgekoppeltes Bauelement)

Answer

Infrarotsensor

Question 25

Welche Kenngröße ist bei der Charakterisierung von Lichtsensoren von entscheidender Bedeutung?

Accepted Answer

Empfindlichkeit

Answer

Anstiegszeit

Answer

Bandbreite

Answer

Auflösung

Question 26

Wie erfolgt die Verstärkung des Ausgangsstroms in einem Photomultiplier?

Accepted Answer

Durch eine Kaskade von Dynoden

Answer

Durch einen Operationsverstärker

Answer

Durch einen Transistor

Answer

Durch einen Integrator

Question 27

Wie lässt sich der Aufbau eines Fotowiderstands am besten beschreiben?

Accepted Answer

Halbleiterwiderstand mit zwei Anschlüssen, dessen Widerstandswert sich unter Lichteinfluss ändert

Answer

Vakuumröhre mit Kathode und Anode

Answer

Fotozelle mit lichtempfindlicher Schicht

Question 28

Welches physikalische Prinzip liegt der Funktionsweise eines Fototransistors zugrunde?

Accepted Answer

Lichtabhängige Änderung des Basisstroms, was zu einer Verstärkung des Kollektorstroms führt

Answer

Lichtabhängige Spannungsänderung zwischen Basis und Emitter

Answer

Lichtabhängige Änderung des Kollektorstroms

Answer

Lichtabhängige Änderung des Emitterstroms

Question 29

Für welche typische Anwendung wird ein Photomultiplier eingesetzt?

Accepted Answer

Detektion sehr schwacher Lichtsignale, wie z. B. in der Szintillationszählung

Answer

Positionserfassung in optoelektronischen Sensoren

Answer

Messung des Lichtstroms in Beleuchtungssystemen

Answer

Dämmerungsschaltung für die Straßenbeleuchtung

Question 30

Wie lässt sich die Linearität eines Lichtsensors verbessern?

Accepted Answer

Einsatz von logarithmischen Verstärkerschaltungen oder linearisierenden Algorithmen

Answer

Verkleinerung des Messbereichs

Answer

Erhöhung der Ansprechzeit des Sensors

Question 31

Welche Auswirkungen hat die Umgebungstemperatur auf die Ausgangsspannung eines Photodioden-Sensors?

Accepted Answer

Die Umgebungstemperatur kann die Ausgangsspannung entweder erhöhen oder verringern, je nach Art der Photodiode

Answer

Die Umgebungstemperatur erhöht immer die Ausgangsspannung einer Photodiode

Answer

Die Umgebungstemperatur hat keinen Einfluss auf die Ausgangsspannung einer Photodiode

Question 32

Welche Maßnahme kann ergriffen werden, um die Ansprechzeit eines Lichtsensors zu reduzieren?

Accepted Answer

Verkleinerung der aktiven Fläche des lichtempfindlichen Elements

Answer

Erhöhung der Verstärkung des Sensors

Answer

Reduzierung der Umgebungstemperatur

Answer

Vergrößerung des Messbereichs des Sensors

Question 33

Welcher Sensortyp wandelt Lichtintensität direkt in ein elektrisches Signal um?

Accepted Answer

Fotodiode

Answer

Drucksensor

Answer

Beschleunigungssensor

Answer

Temperatursensor

Question 34

Welches Material wird typischerweise in Fotodioden verwendet?

Accepted Answer

Halbleiter

Answer

Kunststoff

Answer

Metall

Answer

Keramik

Question 35

Welche Einheit wird zur Messung der beleuchtungsstärke verwendet?

Accepted Answer

Lux

Answer

Ampere

Answer

Kelvin

Question 36

Welche Anwendung nutzt häufig Lichtsensoren?

Accepted Answer

Automatische Lichtsteuerung

Answer

Geschwindigkeitsmessung

Answer

Temperaturmessung

Answer

Feuchtigkeitsmessung

Question 37

Welcher Faktor beeinflusst maßgeblich die Empfindlichkeit eines Lichtsensors?

Accepted Answer

Aktive Fläche

Answer

Form

Answer

Gewicht

Answer

Farbe

Question 38

Welches Merkmal unterscheidet einen Fototransistor von einer Fotodiode?

Accepted Answer

Stromverstärkung

Answer

Empfindlichkeit

Answer

Linearität

Answer

Reaktionszeit

Question 39

Wie funktioniert eine Photodiode?

Accepted Answer

Sie erzeugt einen Stromfluss, der proportional zur einfallenden Lichtintensität ist.

Answer

Sie erzeugt einen Stromfluss, der proportional zur Wurzel der einfallenden Lichtintensität ist.

Answer

Sie erzeugt eine Spannung, die proportional zur einfallenden Lichtintensität ist.

Question 40

Was ist der Hauptzweck einer Solarzelle?

Accepted Answer

Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie

Answer

Erzeugung von Strom nur bei direkter Sonneneinstrahlung

Answer

Erfordernis einer externen Stromquelle für den Betrieb

Question 41

Welche Einheit wird zur Messung der Lichtintensität verwendet?

Accepted Answer

Lux

Answer

Ampere

Answer

Ohm

Answer

Volt

Question 42

Welcher Faktor ist bei der Auswahl eines Lichtsensors für eine bestimmte Anwendung am wichtigsten?

Accepted Answer

Empfindlichkeit gegenüber Licht

Answer

Abmessungen des Sensors

Answer

Farbe des Sensors

Answer

Anschaffungskosten

Question 43

Welcher Sensortyp misst die Intensität von Licht?

Accepted Answer

Fotodiode

Answer

Temperatursensor

Answer

Drucksensor

Answer

Beschleunigungssensor

Question 44

Welches Material wird in Fotowiderständen als lichtempfindliches Element verwendet?

Accepted Answer

Cadmium-Sulfid

Answer

Aluminium-Gallium-Arsenid

Answer

Silizium

Answer

Indium-Gallium-Arsenid

Question 45

Welcher Typ von Lichtsensor zeichnet sich durch eine hohe spektrale Empfindlichkeit und einen linearen Zusammenhang zwischen Lichtintensität und Ausgangsstrom aus?

Accepted Answer

Fotodiode

Answer

Solarzelle

Answer

Fotowiderstand

Answer

Fototransistor

Question 46

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Funktionsweise eines Fototransistors korrekt?

Accepted Answer

Die Intensität des einfallenden Lichts steuert den Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor.

Answer

Die Intensität des einfallenden Lichts steuert den Widerstand zwischen Emitter und Basis.

Answer

Die Spannung zwischen Kollektor und Emitter wird durch die Intensität des einfallenden Lichts gesteuert.

Question 47

Welche Schicht eines Fotowiderstandes ist für die lichtempfindliche Reaktion verantwortlich?

Accepted Answer

Halbleiterschicht

Answer

Elektrodenschicht

Answer

Dielektrikumschicht

Answer

Metalloxidschicht

Question 48

Welche Eigenschaft ist für Lichtsensoren mit kurzer Ansprechzeit charakteristisch?

Accepted Answer

Hohe Diffusionskonstante der Ladungsträger

Answer

Niedriger Sperrstrom

Answer

Hohe Kapazität

Answer

Lange Lebensdauer der freien Ladungsträger

Question 49

In welcher Anwendung wird die hohe Empfindlichkeit von Fotodioden ausgenutzt?

Accepted Answer

Laserentfernungsmessung

Answer

Temperaturmessung

Answer

Positionserfassung

Answer

Grenzschalter

Question 50

Durch welchen physikalischen Effekt wird der Fotostrom in einer Fotozelle erzeugt?

Accepted Answer

Innerer Fotoeffekt

Answer

Äußerer Fotoeffekt

Answer

Seebeck-Effekt

Question 51

Welche Komponente dient in einer Lichtschranke als Empfänger des Lichtsignals?

Accepted Answer

Fototransistor oder Fotodiode

Answer

Fotozelle

Answer

Fotowiderstand

Question 52

Welches physikalische Prinzip liegt dem Betrieb einer Fotozelle zugrunde?

Accepted Answer

Photoelektrischer Effekt

Answer

Hall-Effekt

Answer

Piezoelektrischer Effekt

Question 53

Welche Einheit wird üblicherweise zur Messung der Beleuchtungsstärke verwendet?

Accepted Answer

Lux (lx)

Answer

Volt (V)

Answer

Watt (W)

Answer

Ampere (A)

Question 54

Was ist der Hauptvorteil eines Fototransistors im Vergleich zu einem Fotowiderstand?

Accepted Answer

Höhere Empfindlichkeit und schnellere Reaktionszeit

Answer

Geringere Kosten

Answer

Größere Betriebstemperaturbereiche

Question 55

Ein Lichtsensor wird in einer automatischen Tür eingesetzt, um die Bewegung von Personen zu erkennen. Welcher Lichtsensortyp eignet sich dafür am besten?

Accepted Answer

Infrarotsensor

Answer

Fotozelle

Answer

Fototransistor

Answer

Fotowiderstand

Question 56

Wie verhält sich der Widerstand eines Fotowiderstands bei Lichteinfall?

Accepted Answer

Der Widerstand nimmt ab.

Answer

Der Widerstand bleibt konstant.

Answer

Der Widerstand nimmt zu.

Question 57

Welche Art von Lichtsensor wird in modernen Digitalkameras eingesetzt?

Accepted Answer

CMOS-Sensor

Answer

Fototransistor

Answer

Fotozelle

Answer

Fotowiderstand

Question 58

Was ist der grundlegende Unterschied zwischen einem Fototransistor und einer Fotodiode?

Accepted Answer

Ein Fototransistor ist ein Verstärker, während eine Fotodiode ein einfacher Detektor ist.

Answer

Ein Fototransistor ist für niedrige Lichtintensitäten geeignet, während eine Fotodiode für hohe Lichtintensitäten geeignet ist.

Answer

Ein Fototransistor ist größer als eine Fotodiode.

Question 59

Welches physikalische Prinzip liegt der Funktionsweise eines Photowiderstands zugrunde?

Accepted Answer

Der elektrische Widerstand des Photowiderstands ändert sich abhängig von der einfallenden Lichtmenge.

Answer

Die Erzeugung einer Spannung durch den Photowiderstand bei Lichteinfall.

Answer

Die Emission von Elektronen durch den Photowiderstand bei Lichteinfall.

Question 60

Welche Aussage über Photodioden ist korrekt?

Accepted Answer

Photodioden erzeugen einen Photostrom, dessen Stärke proportional zur Lichtintensität ist.

Answer

Photodioden reagieren nur auf ultraviolettes Licht.

Answer

Photodioden benötigen eine externe Spannungsversorgung, um Licht zu detektieren.

Question 61

Welche der folgenden Anwendungen ist NICHT typisch für einen Phototransistor?

Accepted Answer

Messung der Beleuchtungsstärke in Lux.

Answer

Drehzahlmessung in Rotationsbewegungen.

Answer

Optokoppler zur galvanischen Trennung von Stromkreisen.

Answer

Lichtschranke zur Erkennung von Objekten.

Question 62

Was ist der Unterschied zwischen dem Photovoltaik- und dem Photoleitfähigkeitsmodus?

Accepted Answer

Im Photovoltaikmodus wird eine Spannung erzeugt, während im Photoleitfähigkeitsmodus sich der Widerstand des Sensors ändert.

Answer

Im Photovoltaikmodus wird der Strom gemessen, im Photoleitfähigkeitsmodus die Spannung.

Question 63

Welche Aussage über CCD-Sensoren (Charge-Coupled Device) ist richtig?

Accepted Answer

CCD-Sensoren speichern die Ladung, die durch Photonen erzeugt wird, in einzelnen Pixeln.

Answer

CCD-Sensoren haben eine geringere Auflösung als CMOS-Sensoren.

Answer

CCD-Sensoren sind unempfindlich gegenüber Infrarotstrahlung.

Question 64

Was ist der Vorteil eines CMOS-Sensors (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) gegenüber einem CCD-Sensor?

Accepted Answer

CMOS-Sensoren haben einen geringeren Stromverbrauch als CCD-Sensoren.

Answer

CMOS-Sensoren haben eine geringere Ausleserate als CCD-Sensoren.

Answer

CMOS-Sensoren haben eine höhere Lichtempfindlichkeit als CCD-Sensoren.