
|
Transistor 1

Der Transistor ist ein typisches Bauteil der Elektronik. Eigentlich hat er die Elektronik sogar begründet. Diese teilt sich in die schon etwas länger bestehende Analog- und die etwas neuere
Digitaltechnik auf. Als Bauteil ist der Transistor in beiden vertreten. In der Analogtechnik wird er auch häufiger als Verstärker benutzt, z.B. im Transistorradio. Besonders wichtig ist er jedoch für die
Digitaltechnik, wo er sehr viel häufiger und als Schalter arbeitet.
| Bauteile mit nur einzelnen Transistoren sid hier eher selten. |
Gegenüber dem Arbeitsstromrelais ist der Transistor nicht nur sehr viel schneller, er hat auch - richtig in die Schaltung eingepasst - eine fast unbegrenzte Lebensdauer. Leider ist, bezogen auf die zu schaltende Last, sein
Wirkungsgrad geringer, was man sehr häufig schon an der höheren Wärmeentwicklung und den oft deshalb
nötigen Kühlkörpern sehen kann. Wichtig ist noch, dass ein Transistor im Gegensatz zum Relais keine perfekte galvanische Trennung zwischen Arbeits- und Steuerkreislauf ermöglicht.
Ein Halbleiter besteht meist aus einem einzigen Kristall, meist Silizium oder viel seltener Germanium. Der Kristall enthält mindestens zwei Zonen verschiedener Leitfähigkeit, kann also als Zusammenschließung zweier
Dioden verglichen werden. Nein, aus zwei Dioden einen Transistor basteln geht nicht. Würden wir die beiden an ihren n-Seiten miteinander koppeln, so ergäben sich also die Schichten p, n und p, aber es entstünde kein
p-n-p-Transistor, weil an der n-Schicht der Basisanschluss fehlen würde.
Umgekehrt könnte man zwei Dioden zu den Schichten n, p und wieder n zusammenfügen, aber auch hier würde der fehlenden Basis-Anschluss an der p-Schicht verhindern, dieses Gebilde als n-p-n-Transistor zu
bezeichnen. Und wenn die p-Schicht zur Basis würde, müsste sie sehr schmal und gleichzeitig besonders schwach dotiert sein. Dagegen ist der Emitter unten im linken Bild sehr stark dotiert. Der heißt so, weil er
reichlich
Elektronen zur Verfügung hat und in die Schaltung bringen kann.

Der Gitteraufbau und damit die Leitfähigkeit wird also durch Zugabe z.B. von Arsen, Antimon, Bor oder Phosphor in den Schichten verschieden beeinflusst. Wenn Sie jetzt noch einmal von dem Modell mit den beiden
umgekehrt verbundenen Dioden ausgehen. dann ist ein Stromfluss zwischen Emitter (Aussender) links und Kollektor (Einsammler) rechts in keinem Fall möglich, egal, ob Sie links Minus und rechts Plus oder umgekehrt
anlegen. Im ersten Fall sperrt die Kollektor-, im zweiten Fall die Emitter-Seite.
| Der Transistor reagiert erst bei 0,6-0,7 Volt Basisspannung. |
Die Lösung besteht darin, neben dem Minus links und Plus rechts auch noch Plus an die Basis zu legen, dann wird die Kollektor-Seite quasi zunächst umgangen. Es fließt also ein Strom zwischen Emitter und Basis. Die
vielen Elektronen gelangen auch in den Kollektor-Bereich und dort entsteht jetzt ebenfalls eine Art Kanal für den Stromfluss. Je nach Stärke der Basis-Ansteuerung ändert sich auch der Strom zwischen Emitter und
Kollektor.
Man bezeichnet dieses Phänomen als Verstärkung des Emitter-Basis-Stroms.
Simultan gilt das hier Gesagte auch für den p-n-p-Transistor. Immer, wenn im Sinne des mittleren Buchstabens für die Basis eine Spannung angelegt wird, fließt ein Strom zwischen Kollektor und Emitter. Verglichen mit
dem zwischen Kollektor und Basis ist eine Verstärkung mit bis zu Faktor 1.000 und mehr möglich. Der Begriff "Transistor" ist somit als Kunstwort aus "transfer resistor" entstanden, was auf Übertragung von
Widerstandsänderungen in den Grenzschichten hindeutet.
Wegen der möglichen Beteiligung von Elektronen und deren Hinterlassenschaft, den Löchern, erhält dieser Transistor die Vorsilbe 'Bipolar', im Gegensatz zu einem Feldeffekttransistor. Beide Typen können zur
Verstärkung,
aber auch durch einen starken Wechsel der Steuerspannung als Schalter eingesetzt werden, typisch für die Digitalelektronik.
|
|