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Transistor

Transistoren sind Halbleiterbauelemente, die in der Praxis überwiegend als Schalter und Verstärker ihren Einsatz finden. Normale Transistoren bezeichnet man als bipolare Transistoren (NPN, PNP), Feldeffekt- oder Isolierschichttransistoren bezeichnet man als unipolare Transistoren.

Aufbau und Funktionsweise:

Spannungen und Ströme beim bipolaren Transistor:

Die wichtigsten Spannungen beim Transistor sind ist die Basis-Emitter Spannung Ube, mit der man die Kollektor-Emitter Strecke des Transistors steuern kann. Man kann also den Ausgangswiderstand Rce niederohmig und hochohmig stufenlos im Übergang steuern. Der Transistor besitzt als Bauteileigenschaft eine vorbestimmte Diffunsionsspannung (Silizium = ca. 0,7V), dieser Diffunsionsspannung die zwischen dem PN-Schichten liegt wirkt man durch die extern angelegte Basis-Emitter Spannung entgegen. Dadurch wird der Transistor bzw. die Kollektor-Emitter Strecke niederohmig bzw. hochohmig. Wenn der Transistor gesperrt ist, ist der Ausgangswiderstand hochohmig und deshalb fällt eine große Spannung über der Kollektor-Emitter Strecke ab. Wenn der Transistor durchschaltet, dass heißt Ube ungefähr 0,7V wird die Kollektor- Emitter Strecke niederohmig und es fällt eine geringe Spannung über den Transistor ab. In Normalfall wird der Transistor im übersteuerten Bereich betrieben. Das gewährleistet ist das der Transistor wirklich durchgeschaltet ist. Das heißt, Ube ist ein wenig größer als die Diffusionsspannung des Halbleiterbauelements. Der Kollektorstrom Ic ist der Laststrom des Transistors. Das Verhältnis zwischen Laststrom und Basisstrom bezeichnet man als Stromverstärkung B. B = Ic / Ib

NPN-Transistor:

Der NPN- Transistor besteht aus zwei N-Schichten und einer dazwischen liegenden dünnen P-Schicht. Im Dioden- ersatzschaltbild ist zu erkennen, wann der Transistor leitet und wann nicht. Beim NPN-Transistor muss der vordotierten Diffusionsspannung eine entgegenwirkende positive Basis-Emitter Spannung angelegt werden damit die Kollektor-Emitter Strecke niederohmig wird. Durch eine Widerstands- oder Diodenspannungsmessung mit einem Vielfachmessinstrument kann man die Eigenschaften einen Transistors feststellen und die Anschlüsse bestimmen, falls sie nicht gekennzeichnet sind.

PNP-Transistor:

Der PNP- Transistor besteht aus zwei P-Schichten und einer dazwischen liegenden dünnen N-Schicht. Anhand des Dioden-ersatzschaltbildes kann man die die Leiteigenschaften des Transistors erkennen. Damit der Transistor durchschalten kann, muss der vordotierten Diffusionsspannung eine entgegenwirkende negative Basis-Emitter Spannung angelegt werden. Um die Eigenschaften und Spannungswerte genauer zu ermitteln, sollte man allerdings vorher das Bauteil durchmessen, da durch die Bauteileigenschaften kein Transistor dem anderen gleicht.

Bau- und Gehäuseformen von Transistoren:

Gehäuse-
bezeichnung

Gehäusebild

Beschreibung

TO18 / TO39

Geeignet für Ströme bis ca. 1A. Einsatzgebiet, Verstärkerschaltung u. Schalten von geringen Lasten. Besonderheit: Nase am Emitteranschluss.

TO92A

Geeignet für geringe Ströme und kleine Lasten ohne Kühlung.Besonderheit:sehr kleine Bauform.

TO92B

Geeignet für geringe Ströme und kleine Lasten ohne Kühlung.Besonderheit:sehr kleine Bauform.

T092C

Geeignet für geringe Ströme und kleine Lasten ohne Kühlung.Besonderheit:sehr kleine Bauform.

TO218 / TO220

Geeignet für größere Ströme 1-2 A. Einsatzgebiet: in der Leistungselektronik.

Besonderheit: Anbaumöglichkeit eines Kühlkörpers, unbedingt zu empfehlen. Ohne kann das Bauteil sehr schnell zerstört werden.

TO3

Geeignet für große Ströme zwischen 3-4 A. Einsatzgebiet: in der Leistungselektronik.

Besonderheit: Der Kollektor ist das Metallgehäuse des Transistor, unbedingt isolierten Kühlkörper benutzen, da sonst leicht Kurzschlüsse auftreten können.

Dies sind die gängigen Bau- bzw. Gehäuseformen von Transistoren und anderen Halbleiterbauelementen. Natürlich gibt es noch sehr viel mehr, dies ist auch teilweise vom Herkunftsland abhängig.

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Bipolar Transistoren
 
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