Gedruckte Elektronik besteht wie konventionelle Elektronik auch, aus der Kombination unterschiedlicher einzelner Bauteile. Die wichtigsten Bauteile sind:
Transistor: organischer Feldeffekttransistor (OFET) zur Schaltung von Strömen und Spannungen
Diode: organisches Bauteil zur Steuerung und Gleichrichtung von Strömen
Kondensator: organisches Bauteil zur Speicherung von Ladungen und Glättung von Wechselspannungen
Inverter: einfachstes logisches Bauteil aus Transistoren zur Invertierung eines Eingangssignal
Ringoszillator: organisches Bauteil aus Transistoren zur Erzeugung eines oszillierenden Signals
Gleichrichter: Bauteil aus Dioden und Kondensatoren zur Gleichrichtung eines elektrischen Wechselsignals
Diese Bauteile sind hier näher beschrieben:
OFET
Der Transistor ist das Kernstück integrierter Schaltungen. Ein typischer polymerer Transistor besteht aus 4 Ebenen:
Auf der Folie (genannt Substrat) befindet sich die untere Kontaktebene mit zwei Kontakten pro Transistor: Source und Drain.
Diese Kontakte werden abgedeckt durch den polymeren Halbleiter.
Darüber wird ein polymerer Isolator aufgebracht, der den Gate Kontakt vom Halbleiter trennt.
Als oberste Schicht fungiert eine Gate Kontakt Schicht.
Diode
Dioden werden zur Gleichrichtung von Wechselströmen und zur Spannungsstabilisierung benötigt. Die Diode besitzt zwei unterschiedliche Elektroden, genannt Anode und Kathode. Zwischen den beiden Elektroden befindet sich eine organische Halbleiter-Schicht. Bei organischen Dioden wird der gleichrichtende Kontakt (Schottky-Kontakt) des organischen Halbleiters zu bestimmten Metallen ausgenutzt. Die Ladungsträger können diesen Metall-Halbleiter-Kontakt nur in eine Richtung ungehindert passieren. Der Stromfluss ist deshalb nur in eine Richtung möglich (Vorwärts-Richtung), in der anderen Richtung sperrt die Diode (Sperr-Richtung).
Kondensator
Der Kondensator besteht aus zwei Elektroden, die durch ein Dielektrikum (Isolator) voneinander getrennt sind. Kondensatoren können Energie in Form von Ladung und Spannung speichern. In einem Gleichstromkreis wirkt ein Kondensator wie ein unendlich großer Widerstand. In einem Wechselstromkreis nimmt der kapazitive Widerstand hingegen mit zunehmender Frequenz ab. Aufgrund dieser Eigenschaften kommen Kondensatoren in vielen Schaltungen zum Einsatz, z.B. in Schwingkreisen, Filtern oder Gleichrichtern.
Polymerer Inverter
Ein polymerer Inverter ist aus zwei organischen Transistoren aufgebaut. Der Ausgangspegel "Out" entspricht dabei immer dem invertierten Eingangspegel "In". Inverter sind die grundlegenden Schaltungselemente für die Implementierung von logischen Funktionen wie NAND, NOR und NOT. Jeder Computer ist aus vielen komplexen Kombinationen solcher logischen Funktionen aufgebaut und enthält somit tausende von Invertern.
Polymerer Ringoszillator
Der Ringoszillator ist eine relativ einfache Schaltung, in der viele Inverter zum Einsatz kommen. Er besteht aus einer Serienschaltung mehrerer Inverter, deren Ausgang jeweils mit dem Eingang des darauf folgenden Inverters verbunden ist. Bei Anlegen einer Gleichspannung beginnt der Ringoszillator von selbst bei einer bestimmten Frequenz zu oszillieren und kann somit zur Erzeugung eines Taktsignals verwendet werden.
Polymerer Gleichrichter
Gleichrichter werden zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung benötigt. Die einfachste Form einen Gleichrichter aufzubauen besteht darin, einen Kondensator über eine Diode aufzuladen. Die Diode macht dabei aus der Wechselspannung am Eingang einen pulsierenden Strom, der den Kondensator auflädt. Über dem Lastwiderstand am Ausgang liegt damit eine geglättete Gleichspannung an.
OFET
Diode
Kondensator
Polymerer Inverter
Polymerer Ringoszillator
Polymerer Gleichrichter
