Wie funktioniert ein Transistor eigentlich?

8 Antworten

Ich nehme mal an du meinst den Bipolartransistor, oftmals nur als Transistor bezeichnet und nicht einen Feldeffektransistor bzw Kombinationstypen (IGBT...).

Ums genau zu erklären währe einiges Vorwissen aus der Halbleiterphysik nötig, bezüglich Ladungsträgerdiffusion und Rekombination.

Ich verwende einen NPN Transistor, der PNP funktioniert analog dazu.

Einfacher beschrieben besteht ein Transistor aus einer N Zone einer kleinen P Zone und aus einer weiteren N Zone.

N und P ist hier die Dotierung des Halbleitermaterials, dabei steht N für Negativ (es werden durch zugabe von zB Phosphor Überschusselektronen in den Kristall eingebracht) oder Positiv (es werden durch Zugabe von zB Bor freie Plätze in das Gitter eingebracht, die werden in der Halbleiterphysik als Positive Ladungsträger betrachtet).

Die erste N Zone wird Kollektor genannt, die P Zone Basis und die letzte N Zone Emitter.

Im Prinzip ist der Übergang Basis zu Emitter ja eine PN Diode und funktioniert auch genau so.

Wenn jetzt ein Strom von Basis zu Emitter fließt führt das dazu, dass die Basis von Elektronen "überschwemmt" wird. Das führt in weiterer Folge dazu, dass die vielen Elektronen die Positive Dotierung mehr oder weniger aufheben und die Basis somit selbst "eine N Zone" wird.

Weil jetzt die Basis als N Zone an den Kollektor angrenzt, führt das dazu dass die Sperrschicht Kollektor zu Basis (ist ja nichts anderes als eine Diode in Sperrrichtung) abgebaut wird.

Weil die Sperrschicht zwischen Kollektor und Basis verschwindet, kann jetzt auch vom Kollektor zur Basis und von hier zum Emitter ein Strom fließen und der Transistor leitet.

Man kann hier mit ein bisschen Überlegung auch erkennen warum die Basis möglichst dünne sein sollte. Der Grund liegt darin, dass je dünner die Basis ist desto schneller wird diese mit Elektronen überschwemmt und desto höher ist die Stromverstärkung des Transistors.

Genau genommen wird die Basis nicht wirklich überschwemmt, sondern es werden mehr Elektronen in die Basis injiziert als Rekombinieren können. Weil sich die Elektronen von der Injektionsstelle ausbreiten (Diffusion) und immer mehr Rekombinieren kommt es zu einem Dreieckförmigen Verlauf (Diffusionsdreieck). Sobald das Diffusionsdreieck die Sperrzone erreicht, werden Elektronen abgesaugt und Rekombinieren in der Sperrzone, dadurch bricht diese Zusammen.

Durch dieses Dreieck kann man auch die Stromquelleneigenschaft des Transistors herleiten. Ein hoher Strom bedeutet, dass mehr Elektronen aus der Basisschicht Richtung Emitter abgesaugt werden, das führt zu einer Senkung der Injektion in der Basis und damit zum kleiner werden des Diffusionsdreiecks. Je kleiner das Diffusionsdreieck ist desto hochohmiger ist auch der Kanal zwischen Kollektor und Basis, das ist eine Gegenkopplung und dadurch kommt es zu einer Begrenzung, des Kollektorstromes. Wie groß der maximale Kollektorstrom sein kann hängt jetzt von der Injektionsrate in der Basis und von der geometrischens Größe der Basis ab (kurze Basis => hohe Stromverstärkung, wie oben)


Ist ja nett gemeint, aber denkst du, er weiss nun mehr?
Es gibt doch zig tolle Kurzbeschreibungen.

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@atoemlein

Ob er nun mehr weis oder nicht muss er sagen, wenn ja dann freuts mich, wenn nein, kann er gerne ein Kommentar hinterlassen was ihm an der Antwort vielleicht verwirrt hat oder was er noch nicht verstanden hat...

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wenn an der Basis ein kleiner strom angelegt wird, dann öffnet sich der weg vom Collector zum Emmitter. der Baisstrom fließt über den collector ab....

den rest findest du bei Wikipedia. verstehst du das nicht? dann halt dich einfach an das was ich gerade geschrieben habe.

lg, Anna

angelegt wird immer eine Spannung und ein Widerstand sorgt dann für den erlaubten Stromfluss. Ohne Spannung kein Strom.

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