Stromflussrichtung beim npn Transistor?
HAllo,
es wird ja immer zwischen technischer und physikalischer Stromrichtung unterschieden.
Bei dem Schaltbild des normalen npn Transistors ist ein Pfeil der in Richtung Emitter zeigt, dieser Pfeil stellt doch den technischen Stromfluss dar?
Das heißt die Elektronen also der physikalische Strom fließt genau umgekehrt, sprich die Elektronen fließen zur Basis.
Vorausgesetzt ich habe mein Pluspol an der Basis und mein Minuspol am Emitter.
3 Antworten
Die physikalische Stromrichtung ist selbst in der Physik eher unbedeutend. Meiner Meinung nach ist das ein Schulrelikt, das - wie vieles andere auch - entsorgt werden müsste.
Strom ist Ladung/Zeit. Wenn die Ladung negativ ist, hat man halt eine Stromrichtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Ladungsträger.
Hast du genau gelesen was ich schrieb? Was meinst du mit nicht korrekt?
Strom ist Ladung pro Zeit durch den Querschnitt. Die Ladung kann positiv oder negativ sein. Worauf es physikalisch und technisch ankommt ist die technische Stromrichtung. In welche Richtung sich die Ladungsträger bewegen ist unerheblich und interessiert in vielen Fällen auch nicht (z.B. in der Elektronik).
Angenommen positive Ladungsträger bewegen sich von A nach B. Der Strom in Richtung A,B ist dann positiv. Bewegen sich negative Ladungsträger von B nach A, so ist der Strom in A,B Richtung ebenfalls positiv. Die physikalischen Auswirkungen sind identisch.
Die Stromdefinition ist also mehr als korrekt ;-)
Selbst in den Maxwellgleichungen zählt die technische Richtung.
Übrigens: Wie definiert du den Strom, wenn positive und negative Ladungsträger gleichzeitig vorhanden sind?
Das heißt die Elektronen also der physikalische Strom fließt genau umgekehrt, sprich die Elektronen fließen zur Basis.
Im Transistor gibt es nicht nur Elektronen: im p-Material sind Löcher die Majoritäts-Ladungsträger
Löcher sind fehlende Elektronen. Demnach wandern bei Stromfluss wieder Elektronen (entgegen der technischen Stromrichtung). Positive (substantielle) Ladungen sind Protonen. Wenn die wandern, wandern Atomkerne! Das ist in einer Ionenlösung möglich, aber nicht im (Metall-)draht.
Ja, Löcher sind fehlende Elektronen im Valenzband. Es ist in der Halbleiterphysik aber außerordentlich nützlich und auch üblich, von positiven Trägern zu sprechen, wenn man Löcherleitung vorliegen hat. Die Löcher haben ja grundsätzlich unterschiedliche Parameter als Leitungselektronen (z.B. die effektive Masse, die Beweglichkeit, etc...).
Das hat aber eigentlich nichts mit der Fragestellung zu tun: Worauf ich hinaus wollte: Was macht man dann bei Ionen in einem Elektrolyten? Ein Teil bewegt sich geschwindigkeitsmäßig nach links, der andere Teil nach rechts. Dennoch tragen beide Bewegungen gleichermaßen zu einem Strom in einer Richtung bei, da unterschiedlich geladen. Bei der naiven Übernahme der "physikalischen Stromrichtung" würden sich die nach rechts und links gerichteten Geschwindigkeiten zu Null addieren.
Natürlich könnte man Strom auch anders definieren, d.h. mit einem Minus davor (Strom = negative Ladung pro Zeit statt Strom = Ladung/Zeit) ; man hätte auch das Elektron als positiv geladen definieren können, usw.... Die derzeitige Definition der Stromrichtung hat daher auch historische Wurzeln - damals vor 150 Jahren wusste man von Elektronen noch nichts. Trotzdem hätte es nur wenig Sinn, nun alles umzudrehen, zumal es niemandem weh tut. Deshalb ist man auch bei der technischen Richtung geblieben. Alle, also auch Physiker, verwenden diese. In 30 Jahren Physik ist mir noch niemand begegnet, der, wenn sich ein Elektron von A nach B bewegt, die Stromrichtung als von A nach B fließend definieren würde. Leider wird das in Schulen (neben anderem, noch viel üblerem Blödsinn) aber so gelehrt. Studiert dann jemand Elektotechnik, erfährt man dann in der ersten Woche, dass man in der Praxis so nicht arbeitet. Also warum nicht gleich so lehren, wie es 99% der Welt macht. Es geht um ein Vorzeichen, mehr nicht...
Wikipedia sagt dazu:
Umgangssprachlich tauchen die miteinander konkurrierenden Begriffe der sogenannten „technischen“ und „physikalischen“ Stromrichtung auf. Tatsächlich aber ist die elektrische Stromrichtung identisch mit der „technischen“ Stromrichtung und in der Physik und Elektrotechnik genau gleich definiert.
Die physikalische Stromrichtung ist selbst in der Physik eher unbedeutend.
Was veranlasst dich zu dieser Annahme? Was bewegt sich in einem metallischen Leiter? In welche Richtung?
Ohne Betrachtung der Elektronen als Ladungsträger dürfte der Transistor wohl nicht erfunden worden sein.
Genau so ist es.
Elektronen fliessen vom Emitter zur Basis -> Steuerstrom.
Elektronen fliessen vom Emitter zum Kollektor -> Laststrom.
...es reicht auch schon eine Batterie + Glühbirne, da fließt physik. gesehen der Strom auch von - nach +.
Das ist dann überall das Selbe, egal ob Transistor oder.., oder....
Aber im Schaltbild wird immer die techn. Stromrichtung angegeben (es sei denn, es ist in einer "Schulaufgabe" explizit etwas anders angegeben).
hier eine tolle Übersicht
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm
ich denke eher sollte die technische Stromrichtung entsorgt werden. Denn immerhin gibt sie nicht die realität an. Warum sollte man eine Stromrichtung angeben die nicht korrekt ist??? Oder willst du sagen es spielt keine Rolle in welche Richtung der Strom fließt ...sondern nur der Betrag