Transistor einfache Erklärung bitte!:-)

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4 Antworten

Stelle Dir vor, Du kannst an zwei Leitungen irgendwo Strom hineinfließen lassen - und an einer kommt er wieder raus. Der Clou ist, wenn an der einen Leitung ein kleiner Strom fließt, fließt an der anderen ein vielleicht 100 mal größerer - und das in bestimmten Bereichen recht linear.

Und das war die bahnbrechende Erfindung - aus klein mach groß. Fließt der Strom durch Widerstände, kann man daran entsprechend Spannungen abgreifen.

Viele Grüße

EarthCitizen

Ich versuch es auch mal:

Als erstes mal was zu Bipolarem Transistor (in der schule lernt man ja nichts über Feldeffekttransistoren ob wohl die genauso wichtig sind...)


Also du hast drei Anschlüsse: Basis, Emitter, Kollektor(B,E,C). Der eigentliche Sinn das Transistors liegt darin, dass zwischen E und C ein Strom fließen kann, wenn ein Strom zwischen E und B fließt. Du hast also einen Schalter der B und C durchschaltet, sobald zwischen E und B eine Spannung anliegt .(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Transistor_animation.gif)

Das Tolle dabei ist, dass die Größe von BE Strom und CE Strom proportional zusammenhängen. Wenn du also einen Transistor mit einem Verstärkungsfaktor von 100 hast und du legst eine Spannung an BE an, sodass 1mA fließt, werden über die CE Strecke 100mA fließen, bei 0,5mA über BE weden 50mA über CE fließen. Du hast somit den Strom verstärkt. Wenn du an BE ein Radioempfänger anbindest, wodurch der Strom über BE zwischen 0 und 1mA(was zu wenig für einen Lautsprecher ist) schwankt, gibt es genau die gleichen Schwankungen über der CE Strecke, nur 100mal stärker! Also 0 bis 100mA, das ist genug für einen Lautsprecher. Wenn du jetzt die CE Strecke mit einem Widerstand in Reihe schaltest, kannst du zwischen C und E eine Spannung abnehmen, die sich genau wie der Strom proportional zum Strom zwischen B und E ist(und der hängt auch nur wieder von der Spannung zwischen E und B ab). Daran schließt man eigentlich den Lautsprecher an, aber das führt hier zu weit und du musst es für die Schule nicht wissen.

Wie das alles geht? Nun, dazu müssen wir uns in das Reich der Atome begeben. Die Atome haben Elektronen, diese liegen wiederum auf verschiedenen Hüllen. Die Elektronen auf der äußersten Hülle(Außenelektronen) können von Atom zu Atom springen, sie sind frei beweglich. Silizium hat vier von diesen an jedem Atom. Unglücklicherweise verbinden sich die Atome mit ihren Nachbarn und verbinden ihre Elektronen zu Paaren, die dann nicht mehr frei beweglich sind. Jedes Silizium Atom verbindet sich mit vier weiteren, es bleiben keine frei beweglich Ladungsträger übrig!!! Nur durch Energie(z.B. Wärme) können diese Verbindungen wieder aufgebrochen werden, wodurch reine Halbleiter bei hohen Temperaturen besser leiten(was nicht heißt, das Transistoren bei hohen Temp. besser funktionieren, aber das ist eine andere Geschichte).

So, was ist jetzt aber, wenn du ein anderes Atom mit rein schmeißt(Dotierung)? Eines mit nur drei Außenelektronen(es wird Phosphor verwendet Indium oder Aluminium)? Es wird sich sofort drei Silizium Atome als Nachbarn suchen. Und was ist mit dem Außenelektron des vierten Nachbarn? Das findet keinen Partner, es sind ja nur drei statt vier Außenelektronen des Atoms in der Mitte. Es bleibt also ein Loch, ein ungebundenes Elektron. Und das will unbedingt einen Partner, es zieht sogar Elektronen an! Man könnte sagen diese Stelle, das Loch, verhält sich als wäre es positiv geladen. Aber eigentlich ist insgesamt keine Ladung vorhanden, es sind ja genau so viele Elektronen wie Protonen da. Weil es sich aber wie Positiv geladen verhält, sagt man es ist p-dotiert.

Das gleiche geht auch anders herum: Man dotiert mit Atomen, die fünf Außenelektronen haben(man benutzt Phosphor). Vier finden einen Partner, das letzte nicht. Das bleibt übrig, ungebunden.

Jetzt bringst du n- und p- Dotiertes Silizium zusammen: p-dotierte zieht Elektronen an, das n-dotierte hat freie Elektronen, was passiert wohl? Genau die überflüssigen Elektronen fließen vom n- zum p-dotiertem Bereich. die Elektronen haben jetzt zwar alle Partner, jedoch sind jetzt in Gebieten mehr Protonen als Elektronen und andersrum, wodurch eine Spannung von 0,7V(Silizium) an der Grenzschicht entsteht. Diese Schicht(1µM) hat keine freien Ladungsträger, ist nicht leitend. Wenn du von außen eine Spannung anlegst, und zwar + an das das n-dotierte und - an das p-dotierte, dann drückst und ziehst du die übergelaufenen Elektronen zurück und vernichtst die nicht leitende Grenzschicht. Jetzt leitet alles super, es kann ein Strom fließen(Durchlassrichtung). Wenn du + und - vertauscht, wird die Grenzschicht größer, es kann nichts leiten -> es fließt kein Strom(Sperrrichtung)

Wenn du jetzt ein Sandwich aus p- und n-dotiertem machst erhälst du einen Transistor-pnp und npn. Es kann kein Strom zwischen den Äußeren Schichten(Emitter und Kollektor) fließen, eine Grenzschicht sperrt immer (p-n oder n-p). Wenn du aber eine Spannung in der Mitte(Basis) anlegst, je nachdem ob pnp oder npn positiv oder negativ, werden die Grenzschichten mit Elektronen überschwemmt oder alle werden weggezogen, die Grenzschichten lösen sich auf, ein Strom kann fließen.


und weil ich nur noch 100 Zeichen schreiben kann, schreibe ich was zu den Feldeffekttransistoren als Kommentar.


Die Feldeffekttarnsistoren (FETs) funktionieren etwas anders und haben eigentlich nur die Aufgabe zu schalten, nicht zu verstärken.

Ich behandle nur die MOSFETs, für die anderen bitte Googlen, das würde den Rahmen ein zweites mal sprengen...

Hier wird nicht durch Strom sondern durch Spannung geschalten. Die drei Anschlüsse heißen Drain, Source und Gate(D,S,G; vergleichbar mit C,E,B). wieder gibt es ein pnp oder npn Sandwich. Nur ist es etwas anders aufgebaut: Es gibt eine Schicht p oder n dotiertes Silizium, sie ist die Grundfläche(Substrat). links und rechts sind zwei Flächen die entgegengesetzt dotiert sind oben drauf. Die Flächen sind D und S. G ist allerdings nicht an die dotierte Fläche unter S und D angeschlossen, wie man zunächst vermuten könnte. Denn über all dem ist jetzt noch zusätzlich eine Siliziumoxid-Schicht, ein Nichtleiter. darüber ist wiederum eine Schicht aus einem guten Leiter. Und der ist das Gate. Wenn du eine Spannung an dieses anlegst, drückst du die Elektronen/Löcher aus dem Substrat, wodurch sich ein leitender Kanal bildet, der D und S verbindet.

Das Substrat ist ein vierter Anschluss, der aber fast immer direkt mit Source verbunden ist.

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Sehr schön erklärt!

Ich dachte an manchen Stellen: "Jetzt kommt er nicht mehr weiter!" Aber Du hast alle Hürden geschafft :-) Und Überschwemmungen sind ja im Moment total "in".

FETs sind in der Tat ein Thema für sich, die unglaublich nützlichen JFETs werden immer sehr stiefmütterlich behandelt. Aber Schule ist nun ja auch kein Elektronikpraktikum.

Übrigens können FETs aufs Allerbeste als Analogverstärker eingesetzt werden.

Es ist fast umgekehrt: Bis vor wenigen Jahren brauchten Leistungs-FETs eine so hohe Gatespannung, dass man lieber bipolare Transistoren zum Schalten nahm!

Aber die Analogtechnik im Audiobereich ist sowieso bald tot...

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@DonDeSilva

Hab's jetzt auch mitbekommen; FETs sind sehr beliebt bei Audio-Verstärkern. Wusste ich gar nicht.

Danke für das Lob :D - Ich BIN manchmal nicht weitergekommen, da hab ich es einfach anders geschrieben... Ehrlich gesagt musste ich einmal nachgooglen, aber das soll man einem zwei Jahre nach dem man das erste mal was von Transistoren gehört hat verzeihen c:

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Echt kurze erklärung😂 trz gut

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Puh du bist 14... Ich wollte schon ohne Rücksicht auf Verluste loslegen :-)

Erstmal: Ein Transistor ist entweder ein Schalter oder ein Verstärker.

Als Schalter hat er zwei Stellungen, An oder Aus. Bastelt man Schalter geschickt zusammen kann man damit verschiedene Sachen machen. Das simpelste was man damit machen kann ist ein Speicher. Da jeder Schalter nur zwei Stellungen hab benutzt man dazu optimaler weise das "binäre" Zahlensystem.

Also statt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gibt es nur noch 0 1. Man kann jede beliebige Zahl zB. 14 in eine binäre Zahl umwandeln. 14 = 1110

Als Verstärker kann man damit sehr kleine Spannungen so weit verstärken dass man sie messen kann. Das braucht man auch überall in der Elektronik. Mehrere Transistoren in einer Schaltung zum Verstärken nennt man Operationsverstärker. Die können Spannungen locker um das 10.000 fache verstärken.


Ich glaube mehr muss man mit 14 noch nicht wissen. Selbst Studenten haben noch große Verständnissprobleme wenn es um Transistoren geht. Um es richtig zu verstehen muss man sich mich Halbleitern und deren atomaren Aufbau auseinandersetzen.

Bijin hat da sehr schön das weite Feld angerissen...

Für einen "jungen Mann" ist es wirklich spannender, sich mit der Ebene der Anwendungslogik zu beschäftigen. Schalter sind da die logischen Gatter und Verstärker Operationsverstärker. Damit kann man wunderbar basteln und die Prinzipien von Schaltungen verstehen.

Die Physik von Transistoren ist nicht einfach...

P.S.: 10.000 bringt jeder Darlington, Ein Opamp, der was auf sich hält, hat eine weitaus höhere (Leerlauf)-Verstärkungen

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In einem bipolarer Transistor wird der Kollektor-Emitter-Strom Ice durch den Basis-Emitter Strom Ibe gesteuert.

In gewissen Bereichen (und bei konstanter Temperatur) ist Ice proportional zu Ibe, so dass man einen Transistor als einfachen Verstärker verwenden kann, den Proportionalitätsfaktor nennt man meist Beta ("Gleichstromverstärkung"), Beta liegt zwischen 10 und 1000 und ist Typ und Exemplar abhängig.

Wegen der Nicht-Proportionalitäten, der Variabilität von Beta und der Temperatur- und Frequenzabhängigkeit enthält ein Transistorverstärker außer dem Transistor einen Haufen externer Bauteile.

Daneben gibt es mehrere verschiedene Sorten von Feldeffekttransistoren, die etwas anders funktionieren und andere Eigenschaften haben.

"Einfach" ist dabei nix!!!

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