Bipolarer Transistor

Aufbau eines Transistors Jeder Transistor besteht aus drei dünnen Halbleiterschichten, die übereinander gelegt sind. Sie sind mit metallischen Anschlüssen versehen, die aus dem Gehäuse herausführen. Die Außenschichten des bipolaren Transistors werden Kollektor(C) und Emitter(E) genannt. Die mittlere Schicht hat die Bezeichnung Basis(B), und ist die Steuerelektrode, oder auch der Steuereingang des Transistors. Diese mittlere Schicht ist gegenüber den beiden anderen Schichten sehr dünn.

Aufbau Dotierungsfolge Schaltzeichen und Potentialverteilung

Der NPN-Transistor besteht aus zwei N-leitenden Schichten. Dazwischen liegt eine dünne P-leitende Schicht.

N
P
N
Potentialverteilung eines NPN-Transistors

Der PNP-Transistor besteht aus zwei P-leitenden Schichten. Dazwischen liegt eine dünne N-leitende Schicht.

P
N
P
Potentialverteilung eines PNP-Transistors

Eigenschaften des bipolaren Transistors:

Strom und Spannung am Transistor 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 kann der Schwellwert vorab eingestellt werden. Dieses vorgehen wird als Arbeitspunkteinstellung bezeichnet. Um die eingestellte Spannung kann nun der Basisstrom den Kollektorstrom steuern.

Funktionsweise eines Transistors:

Funktionsweise eines Transistors Durch das Anlegen einer Spannung U_BE von 0,7 V, ist die untere Diode 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 bewgt 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.

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