Anwendung der np junction: Der Transistor

Inhalt Transistor, Aufbau Stromverstärkung im Transistor Schema, Zeichen in Schaltungen

Der Transistor (npn Ausführung) Ein npn Transistor besteht aus drei Halbleiterschichten: n, p und n leitendem Material. Basis Emitter Kollektor Kollektorstrom Basisstrom Die „Basis“ ist die Schicht in der Mitte, sie ist viel dünner als die beiden angrenzenden Schichten

Stromfluss im npn Transistor n leitend p leitend n leitend ─ + A Basisstrom mA 1 Kollektorstrom 100 npn Transistor in Flussrichtung gepolt, das Potential der Basis liegt zwischen den Potentialen von Emitter und Kollektor: Die Elektronen werden über den p-leitenden Bereich zum Kollektor gezogen (Schematische Darstellung)

Stromverstärkung im npn Transistor n leitend p leitend n leitend ─ + A Basisstrom mA 1 Kollektorstrom 100 Anhebung des Potentials der Basis in Richtung des Potentials des Kollektors (durch 2. Mausklick) ändert den Strom durch die Basis und wirkt verstärkt auf den Kollektorstrom, der abnimmt (Schematische Darstellung)

Das Potential an der Basis steuert den Sromfluss Der Transistor besteht aus drei hintereinander geschalteten, verschieden dotierten Halbleiterschichten, Emitter, Basis und Kollektor Im npn Transistor liegt eine p leitende Schicht mit dem „Basis“ Anschluss zwischen zwei n leitenden Halbleitern Der Kollektor muss positiv gegenüber dem Emitter sein Das Potential an der Basis steuert den Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor

Zeichen in Schaltungen für einen npn Transistor Kollektor Emitter Basis

Eratzschaltbild eines npn Transistors Emitter Strom vom Kollektor zum Emitter Kollektor Strom von der Basis zum Emitter Basis Zwei gegeneinander geschaltete „np junction“ Dioden

pnp Transistor Im pnp Transistor liegt eine n leitende Schicht mit dem „Basis“ Anschluss zwischen zwei p leitenden Halbleitern Der Kollektor muss negativ gegenüber dem Emitter sein Auch hier steuert das Potential an der Basis den Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor

Zeichen für einen pnp Transistor Kollektor Emitter Basis

Eratzschaltbild eines pnp Transistors Emitter Strom vom Emitter zum Kollektor Kollektor Strom vom Emitter zur Basis Basis Zwei gegeneinander geschaltete „pn junction“ Dioden

Versuch Transistor Feste Spannung zwischen Emitter und Kollektor Variable Spannung an der Basis Folge: Variabler, „verstärkter“ Stromfluss vom Emitter zum Kollektor

Maschinelle Informationsverarbeitung Informations-Austausch erfordert schnelles Umschalten von Signalen Links: Semaphore auf Mont Martre; Paris, Rechts: auf Haut-Barre im Elsaß, Relais der Telegraphenlinie Paris-Straßburg (Übertragungszeit 6 Minuten), fertig gestellt 1798. Saint-Pierre de Montmartre was destroyed during the French Revolution, and upon its apse was erected a tower for the purpose of the Chappe optical semaphore (illustration). http://en.wikipedia.org/wiki/Semaphore_line

Transistoren und Informationsverarbeitung 2 mm Transistoren ermöglichen schnelles Schalten, sie sind deshalb die Grundlage der „elektronischen Informationsverarbeitung“ Manche Prozessoren und Speicherchips enthalten über eine Milliarde Transistoren

Aggregatzustand, Ladungsträger und Leitfähigkeit Vakuum Gas Flüssig Fest Elektronen Ionen Isolator Gut steuer-bar, z. B. in „Röh-ren“ Normal-druck Elektro-lytische Leitung Halb-leiter Metall Spon-taner Durch-bruch z. B. Blitz In Grenzen: Nach Ak-tivierung: Ohmsche Leitung, U=R.I

Zusammenfassung zum Transistor Das Potential an der Basis steuert den Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor Ein kleiner Strom vom Emitter zur Basis steuert den hohen Strom zwischen Emitter und Kollektor Zentrales Bauteil der Halbleiterelektronik, das bis auf nahezu atomare Dimension verkleinert werden kann Thema der Nano-Technologie Transistoren ermöglichen schnelles Schalten, sie sind deshalb die Grundlage der „maschinellen Informationsverarbeitung“

+ ─ n leitend p leitend n leitend A Basisstrom mA Kollektorstrom finis Basisstrom mA 1 Kollektorstrom 100 Anhebung des Potentials der Basis in Richtung des Potentials des Kollektors (durch 2. Mausklick) ändert den Strom durch die Basis und wirkt verstärkt auf den Kollektorstrom, der abnimmt (Schematische Darstellung)