Transistor

Transistoren Der Transistor ist ein elektronisches Halbleiterbauelement, das zum Schalten und Verstärken von elektrischem Strom verwendet wird. Transistoren haben drei Anschlüsse: Basis (B), Emitter (E) und Kollektor (C). Ein kleiner Basis-Emitter-Strom kann einen großen Emitter-Kollektor-Strom steuern. Ab einer Basisspannung von 0,6 V beginnt der Transistor durchzusteuern. Über 0,7 V ist der Transistor voll durchgesteuert. Er wirkt dann wie ein Schalter.

Modell:

Vereinfacht kann man sich die Funktionsweise des Transistors als Wassermodell vorstellen. Ab einem bestimmten Wasserdruck in der kleinen Basisleitung öffnet sich die Klappe in der großen Kollektorleitung und es kann ein großer Strom fließen. Ein kleiner Basisstrom steuert einen großen Kollektorstrom.

Eigenschaften des NPN-Transistors

  • Der Kollektorstrom IC fließt nur, wenn auch ein Basisstrom IB fließt. Wird der Basisstrom IB verändert, dann verändert sich auch der Kollektorstrom IC. Innerhalb des Transistors wirkt die Basisstromänderung wie eine Widerstandsänderung. Der Transistor wirkt bei einer Basisstromänderung wie ein elektrisch gesteuerter Widerstand.
  • Der Kollektorstrom IC ist um ein Vielfaches von 20 bis 10000 mal größer als der Basisstrom IB. Das Verhältnis von IC zu IB nennt man Stromverstärkung B.
    B = IC / IB).
  • Der Basisstrom IB fließt erst dann, wenn die Schwellspannung UBE an der Basis-Emitter-Strecke erreicht ist. Der Schwellwert ist abhängig vom Halbleitermaterial. Für Silizium-Transistoren gilt eine Schwellspannung von 0,6 bis 0,7 V.
  • Wenn kein Basisstrom IB fließt, dann sperrt der Transistor. Sein Widerstand in der Kollektor-Emitter-Strecke ist unendlich groß. Fließt ein Basisstrom, dann wird der Transistor leitend. Sein Widerstand ist kleiner geworden (Transistor als Schalter).
  • Der Transistor vereint zwei Stromkreise in sich. Der Stromkreis mit der Spannung UBE wird als Steuerstromkreis bezeichnet. Der Stromkreis mit der Spannung UCE wird als Arbeits- oder Laststromkreis bezeichnet.
  • Grundsätzlich muss im IB- und im IC-Stromkreis ein strombegrenzender Widerstand eingesetzt sein. Andernfalls wird der Transistor zerstört.

NPN-Transistor und PNP-Transistor

Man unterscheidet NPN-Transistoren und PNP-Transistoren.
Achtung: Hier gilt die technische Stromrichtung von Plus nach Minus.
Beim PNP-Transistor ist die Polarität der Spannungs- und Stromverteilung genau anders herum als beim NPN-Transistor. Beim Einsatz ist lediglich auf die Polarität der Betriebsspannung zu achten. NPN-Transistoren werden für positive Spannungen verwendet. PNP-Transistoren werden für negative Spannungen verwendet.

UCE = Kollektor-Emitter-Spannung
UBE = Basis-Emitter-Spannung (Schwellwert)
IC = Kollektorstrom
IB = Basisstrom

NPN-Transistor

PNP-Transistor

Strom und Spannung am Transistor Strom und Spannung am Transistor
 

Bauformen

TO = Transistor Outline

TO-92 TO-126 TO-220 TO-18
TO-5 TO-3