Elektronische Bauelemente: Aufbau und Funktionsweise von Transistoren

Transistoren

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Inhalt:

Verwendung in der Elektronik

Weitere Themen:

Bipolartransistoren (Sperrschichttransistoren)

Unipolartransistoren (Feldeffekttransistoren)

Allgemeines

Kleinleistungstransistoren

Transistoren sind neben den

Halbleiterdioden die wichtigsten aktiven Bauelemente in der modernen Elektronik und besitzten wesentlich günstigere Eigenschaften als beispielsweise

Röhre. Die kleinen Abmessungen von Transistoren machen den Einsatz auch bei extrem beengten Platzverhältnissen möglich. Eine noch bessere Raumausnutzung als diskrete Transistoren besitzen integrierte Schaltungen wie z.B.

Operationsverstärker, bei denen viele Transistoren auf einem Chip enthalten sind. Auf den nachfolgenden Seiten erfahren Sie in einfachen Worten, wie ein Transistor aufgebaut ist und wie er funktioniert.

Transistoren kann man nach zwei grundsätzlichen Funktionsprinzipien einteilen:

Bipolartransistoren bzw. Sperrschichttransistoren sowie

Unipolartransistoren bzw. Feldeffekttransistoren, von denen es jeweils verschiedene Ausführungen gibt. In den nachfolgenden Seiten ist beschrieben, wie diese Transistoren aufgebaut sind und wie sie funktionieren. Zum Verständnis ist es erforderlich, daß Sie wissen, was Strom und Spannung ist, und wie eine Halbleiterdiode funktioniert.

Verwendung in der Elektronik

Bauformen von Transistoren

Der Transistor ist das zentrale Element der modernen Elektronik. Transistoren kommen in elektronischen Geräten daher meistens in großer Zahl zum Einsatz. Statt einzelner Transistoren in einem eigenen Gehäuse werden zunehmend sogenannte integrierte Schaltungen verwendet, bei denen mitunter extrem viele Transistoren auf einem einzigen Chip angeordnet sind. Bei modernen Mikroprozessoren kann die Anzahl der Transistoren mehrere Millionen betragen. Während in der Analogelektronik nach wie vor gerne Sperrschichttransistoren eingesetzt werden, verwendet man in der Digitaltechnik vorzugsweise sogenannte MOS-FET-Transistoren (Metallschicht-Feldeffekttransistoren). Diese basieren auf einem anderen Wirkungsprinzip als Sperrschichttransistoren und ähneln in ihrer Funktionsweise wie auch den Kennlinien Röhren. Dem Nachteil etwas ungünstigerer Kennlinien, der sich in der Digitalelektronik jedoch nicht auswirkt, steht der Vorteil gegenüber, daß sie einen extrem hohen Eingangswiderstand besitzen. Durch geschickte Schaltungsauslegung erreicht man, daß die Ruheströme verschwindend gering sind und lediglich bei einem Schaltvorgang unvermeidliche Sperrschichtkapazitäten umgeladen werden müssen. Dadurch erreicht man eine deutlich geringere Stromaufnahme. Denn bei einem angenommenen Basisstrom von 1 mA, was nicht viel ist, ergäbe alleine die Summe der Basisströme bei 1 Million Transistoren eine Stromaufnahme von 1000 A, von den um Zehnerpotenzen größeren Kollektorströmen erst gar nicht zu reden! Moderne Mikroprozessoren bestehen aus sehr vielen Millionen Transistoren (die komplexen mittlerweile über 1 Milliarde Transistoren), so daß es erstaunlich ist, mit wie wenig Strom sie auskommen, auch wenn es unbedarften Anwendern im ersten Blick als sehr hoch erscheinen mag, wenn ein leistungsfähiger Mikroprozessor mehr als 50 W verkonsumiert, was bei einer angenommenen Betriebsspannung von 2 V einen Strom von immerhin 25 A ergibt.

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Letztes Update dieser Seite: 01.10.2023 (Untergeordnete Seiten können aktueller sein)