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Professor Pollino Teil 7: Transistoren

Hallo Professor Pollino-Fan!

Ich habe dir das letzte Mal etwas über Halbleiter und den einfachsten daraus gemachten Bauteilen, nämlich den Dioden, erzählt. Schau dir das nochmal an, denn auf diesem Wissen baut unser heutiges Thema auf!

Es geht um die Bauteile, welche in der Welt der Elektronik überall präsent sind: Transistoren.

Es gibt sie als Einzelstücke zum Basteln, ebenso sind sie aber millionenfach in jedem Microchip und Computer enthalten. Sie werden gebraucht um elektrische Signale durchzuschalten oder zu verstärken.

Professor Pollino 7
Zahnrad 1
Zahnrad 1

Alle Transistoren arbeiten nach dem Prinzip, dass ein kleiner Steuerstrom (bzw. Steuerspannung) einen größeren Laststrom an- und ausschalten kann.

Der Steueranschluss heißt Basis „B“, die Laststromanschlüsse werden Emitter „E“ (Entsender) und Kollektor „C“ (Aufsammler) genannt.

Funktion Transistor

Zahnrad 2

Wasser Analogon zur Erklärung der Transistorfunktion

Der kleine Wasserfluss im Basiskanal drückt auf die kleine Klappe, die über ein Gestänge die große Klappe im Emitterkanal hebt und so den Hauptfluss vom Emitter zum Kollektor mehr oder weniger freigibt.

Zahnrad 2

Wasserkanal Analogon

Zahnrad 3
Zahnrad 3

Wie du aus dem Bild ,,Aufbau‘‘ sehen kannst, besteht ein Transistor aus einer Abfolge von drei Halbleiterschichten zum Beispiel: N-Schicht / P-Schicht / N-Schicht.

Zahnrad 4a

Beide Übergange von Basis nach Emitter und von Basis nach Kollektor sind gesperrt, weil B und E auf gleicher Spannung liegen (B-E Diode leitet erst ab 0,6 V!) und die B-C Diode ist sowieso in Sperrrichtung gepolt (siehe Faszination Elektronik 1/16).

Zahnrad 4a

Transistor sperrt

Zahnrad 4b
Zahnrad 4b

Legt man zwischen Basis und Emitter mindestens 0,6 Volt Spannung an, so wird die Sperrschicht zwischen Basis und Emitter abgebaut, weil positive und negative Ladungsträger aufeinander zugetrieben werden und sich gegenseitig aufheben. Vom Emitter aus konnen nun viele negative Ladungsträger in die Basisschicht gelangen.

Weil diese aber nur ein paar tausendstel Millimeter dick ist, werden sie sofort von der positiven Kollektorspannung abgesaugt. Der Steuerstrom, der von der Basis zum Emitter fließt, ist sehr viel kleiner als der Strom vom Emitter zum Kollektor.

Transistor leitet

Zahnrad 5

Versuch: Schalte eine LED mittels Transistor ein und aus!

Sobald der 10 K-Widerstand den Basisanschluss berührt fließt ein kleiner Steuerstrom und schaltet den Laststrom durch die LED über den Kollektoranschluss an.

Zahnrad 5

Versuchsanordnung

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