Transistoren
E |
Drain |
D |
B |
Gate |
G |
C |
Source |
S |
Erläuterungen & Technische - Daten
Um die verschiedenen Spannungen und Ströme des Transistors kennzeichnen zu könne, verwendet man einen aus Buchstaben bestehenden Index, wobei die Anschlüsse wie folgt abgekürzt werden:
Emitterschaltung ----------------------------------------- Collektorschaltung ----------------- -Basisschaltung
Dabei bedeutet:
N--NPN - Transistor
P-- PNP - Transistor
N/P-- NPN / PNP Mehfachtransistor
( NPN - und PNP Systeme in einem Gehäuse )
PNP-- Thyristoren, Gleichrichter, Unijunctiontransitoren
Der NPN-Transistor besteht aus zwei n-leitenden Schichten. Dazwischen liegt eine dünne p-leitende Schicht.
Der PNP-Transistor besteht aus zwei p-leitenden Schichten. Dazwischen liegt eine dünne n-leitende Schicht.
Emitterfolge mit pnp Transistoren
Transistoren können im Gegensatz zu Röhren bekanntlich in komplementärer Technik hergestellt werden .
Manchmal wird die Schaltung auch vertikal invertiert gezeichnet, d.h. Masse oben und die negative Betriebsspannung unten. Die Schaltung funktioniert abgesehen von den umgedrehten Polaritäten genauso wie mit einem npn-Transistor und wird auch genauso berechnet. Auf das Signal selbst hat es keinerlei Einfluß, ob ein npn- oder pnp-Transistor verwendet wird.
Emitterschaltung:
Die Emitterschaltung besteht im wesentlichen aus einem Transistor, dem Kollektorwiderstand RC, der Eingangssignalquelle mit dem Basis-Vorwiderstand RV und der Betriebsspannung +UB. Der Kollektoranschluss ist der Ausgang. Der Emitter ist der gemeinsame Bezugspunkt von Eingangs- und Ausgangsspannung. Deshalb wird sie Emitterschaltung genannt.
Die Basisschaltung besteht aus einem Transistor, dem Kollektorwiderstand RC, dem Basis-Vorwiderstand RV und der Betriebsspannung UB. Der Kollektor ist der Ausgang. Der Emitter ist der Eingang. Die Basis ist der gemeinsame Bezugspunkt. Deshalb wird die Schaltung Basisschaltung genannt.
Die Kollektorschaltung besteht aus einem Transistor, dem Emitterwiderstand RE, dem Basis-Vorwiderstand RV und der Betriebsspannung UB. Der Emitter ist der Ausgang. Der Kollektor ist für Eingangs- und Ausgangsspannung über die Betriebsspannung UB der gemeinsame Bezugspunkt. Deshalb wird sie Kollektorschaltung oder Emitterfolger genannt.
Alle drei Schaltungen haben zwei Eingangs- und zwei Ausgangsklemmen. Solche Schaltungen werden als Vierpole bezeichnet. Sie werden mit Hilfe der Vierpolparameter berechnet.
Neben diesen drei Grundschaltungen gibt es noch weitere Grundschaltungen mit zwei oder mehreren Transistoren. Eine davon ist die Darlington-Schaltung mit zwei Transistoren. Eine weitere ist der Differenzverstärker.
Arbeitspunkteinstellung
Damit eine Transistorschaltung funktioniert, müssen Spannungs- und Stromwert richtig eingestellt werden.
So müssen je nach Transistortyp Kollektor- und Basistromwerte beachtet werden. Diese Werte werden als Arbeitspunkte bezeichnet.
Der Arbeitspunkt ist temperaturabhängig. Je nach Anwendung des Transistors und Ort des Betriebs, kann die Temperatur auf die Transistorschaltung einwirken und den Arbeitspunkt verschieben.
Das Verschieben des Arbeitspunktes bedeutet für die Ausgangsspannung der Schaltung, nichtlineare Verzerrungen.
Halbleitertechnik
Viele Anwendungen, die wir heute kennen, allen voran das Mobiltelefon, haben mit der Halbleitertechnik zu tun, für die es auch wieder zuerst physikalische Erkenntnisse brauchte, bis Bardeen, Brattain und Shockley schliesslich bei "Bell Labs" Ende 1947 einen Transistor bauen und 1948 zum brauchbaren Konzept entwickeln konnten. Das Transistorradio von 1954 war jedoch eine erste populäre Anwendung, die von Texas Instruments (TI) aus kam, während andere Firmen an Computern und Telefonverstärkungen interessiert waren. Am 10. Mai 1954 verkündete TI übrigens, dass sie einen Silizium-Transistor realisieren konnte.
Durch das Anlegen einer Spannung U BE von 0,7 V, ist die untere Diode(Prinzip) in Durchlassrichtung geschaltet. Die Elektronen gelangen in die p-Schicht und werden von dem Plus-Pol der Spannung U BE angezogen.
Da die p-Schicht sehr klein ist, wird nur ein geringer Teil der Elektronen angezogen.
Der größte Teil der Elektronen bewegt sich weiter in die obere Grenzschicht. Dadurch wird diese leitend und der Plus-Pol der Spannung U CE zieht die Elektronen an. Es fließt ein Kollektorstrom I C.
Bei üblichen Transistoren rutschen etwa 99% der Elektronen von Emitter zum Kollektor durch. In der Basisschicht bleibt etwa 1% der Elektronen hängen.
Eigenschaften des bipolaren Transistors
U CE = Kollektor-Emitter-Spannung
U BE = Basis-Emitter-Spannung (Schellwert)
I C = Kollektorstrom
I B = Basisstrom
Der Kollektorstrom I C fließt nur, wenn auch ein Basisstrom I B fließt. Wird der Basistrom I B verändert, nimmt auch der Kollektorstrom I C einen anderen Wert an. Der Transistor wirkt dabei wie ein elektrisch gesteuerter Widerstand. Der Kollektorstrom I C ist um ein vielfaches von 20 bis 10000 mal größer als der Basisstrom I B. Diesen Größenunterschied nennt man Stromverstärkung B, und lässt sich aus dem Verhältnis I C zu I B berechnen.
Ein Basisstrom kann erst dann fließen, wenn die Spannung an der Basis-Emitter-Strecke(-Diode) den Schwellwert von 0,6 V erreicht hat.Die Stromverstärkung bleibt bei schwankender Kollektor-Emitterspannung U CE weithin konstant, sofern diese Spannung über 4 V liegt.Mittels einer Hilfsspannung U BE kann der Schwellwert vorab eingestellt werden. Dieses Vorgehen wird als Arbeitspunkteinstellung bezeichnet. Um die eingestellte Spannung kann nun der Basisstrom den Kollektorstrom steuern.
Wird fortgesetzt..! 
Der Transistor als Verstärker