Physik in der Elektronikentwicklung „Scheinbar vernachlässigbare Details haben Auswirkungen auf das Gesamtprojekt“

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Elektronikentwickler kennen das aus ihrem Entwickleralltag: die Physik ist unerbittlich. Unser Referent zeigt am Beispiel des Photonverstärkers, wie scheinbar vernachlässigbare Details wesentliche Auswirkungen auf ein Gesamtprojekt haben.

In der sich konstant weiterentwickelnden Welt der Elektronik ist die Physik ein unvermeidbarer und bedeutender Begleiter. Dieser Vortrag beleuchtet, wie oft unterschätzte physikalische Effekte den Verlauf und Erfolg von Elektronikprojekten entscheidend beeinflussen können. „Am Beispiel des Photonverstärkers 'PhotonWarrior28A2' werde ich zeigen, wie scheinbar vernachlässigbare Details wesentliche Auswirkungen auf das Gesamtprojekt haben“, sagt Guido Körber von Code Mercenaries.

Physikalische Phänomene werden oft übersehen

Guido Körber fasst es treffend zusammen: „Besonders bei der Entwicklung von Hochpräzisionsgeräten merken viele zu spät, dass sie die Physik nicht ausblenden können. Sie ist immer da, auch wenn man glaubt, davon nicht betroffen zu sein.“

Elektronikentwickler stoßen häufig auf unerwartete Probleme, bei denen schnell klar wird, dass man physikalische Phänomene übersehen hat. Die Physik ist jedoch unerbittlich und ihre Effekte wirken auch dann, wenn man glaubt, davon verschont zu bleiben. Diese unveränderlichen Gesetze können durch parasitäre Eigenschaften, die zu dominierenden Faktoren werden, in den Vordergrund treten. Sei es in Hochfrequenzanwendungen, bei hohen Strömen oder präzisen Messungen. Ihre Präsenz ist jederzeit spürbar.

Körber erklärt weiter: „Scheinbar triviale Details haben signifikante Auswirkungen. Etwas, das bei Hochfrequenz auftritt, kann genauso bei hohen Strömen oder präzisen Messungen relevant werden.“ Ein prägnantes Beispiel bietet unser Photonenzählerprojekt, in dem wir unmittelbar vor der Produktionsphase stehen. Der Photoverstärker, ein entscheidendes Element, misst die Energie, die auf einer Photodiode ankommt.“

Die erste Variante bietet einstellbare Verstärkungsfaktoren von 10³ bis 10⁸, während die zweite Variante mit mindestens 10¹⁰ fixen Verstärkungsfaktoren und einem A/D-Wandler und 12 Bit eine Auflösung von über 10¹³ erzielt. Das entspricht etwa 150 Photonen pro Sekunde.

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Die Physik als ein ständiger Begleiter

„Bei der Entwicklung und dem Testen unserer Photoverstärker müssen wir uns ständig auf physikalische Grundlagen beziehen. Oft begegnen wir Effekten wie der Dielektrizitätskonstante von Lötstopplack, Ladungsableitung durch Flussmittelreste oder sogar die Auswirkungen von Fingerabdrücken. Parasitäre Kapazitäten und das Rauschen von Widerständen sind schon fast alltäglich. Besonders herausfordernd war die Entdeckung, dass zu viel Massefläche Resonanzen hervorrufen konnte – ein zu großes Maß an Masselage führte zu unerwünschten Schwingungen.“

Für Entwickler gibt Körber die vorsorgliche Grundregel mit auf den Weg: „Seien Sie immer ein wenig paranoid, denn die Physik wird diejenigen nicht verschonen, die nicht auf jedes Detail achten. Lassen Sie uns gemeinsam in die Welt dieser unsichtbaren Mitspieler eintauchen und erkennen, wie relevante physikalische Prinzipien die Technologiewelt von heute gestalten und formen.“

Guido Körber hält am ersten Kongresstag auch die übergreifende Keynote „Geht eine komplette Energiewende“: Wie lässt sich die Energiewende erfolgreich bewerkstelligen? Die Transformation ist unausweichlich, aber kann sich Deutschland selbst mit Energie versorgen? Die Energiewende ist zu teuer, zu komplex, zu instabil! Diese Mythen halten sich hartnäckig – oft genährt von denen, die am Status quo gut verdienen. Doch was sagen die Zahlen, Technologien und Innovationen wirklich? (heh)

Die beiden Keynotes auf der Power of Electronics

Keynote Power of Electronics

Wenn alte Strukturen den Energiewandel torpedieren

Keynote Power of Electronics

Wie aus mutigen Ideen nachhaltiger Erfolg wird

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