anwendung der np junction: der transistor. inhalt transistor, aufbau stromverstärkung im transistor...
Post on 05-Apr-2015
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Anwendung der np junction:Der Transistor
Inhalt
• Transistor, Aufbau
• Stromverstärkung im Transistor
• Schema, Zeichen in Schaltungen
Der Transistor (npn Ausführung)
KollektorstromBasisstrom
EmitterBasis
Kollektor
• Ein npn Transistor besteht aus drei Halbleiterschichten: n, p und n leitendem Material.
• Die „Basis“ ist die Schicht in der Mitte, sie ist viel dünner als die beiden angrenzenden Schichten
n leitend p leitend
Stromfluss im npn Transistor
─ +
n leitend
Kollektorstrom
Basisstrom
0
10
100
A
mA
• npn Transistor in Flussrichtung gepolt, das Potential der Basis liegt zwischen den Potentialen von Emitter und Kollektor: Die Elektronen werden über den p-leitenden Bereich zum Kollektor gezogen (Schematische Darstellung)
n leitend p leitend
Stromverstärkung im npn Transistor
─ +
n leitend
Kollektorstrom
Basisstrom
• Anhebung des Potentials der Basis in Richtung des Potentials des Kollektors (durch 2. Mausklick) ändert den Strom durch die Basis und wirkt verstärkt auf den Kollektorstrom, der abnimmt (Schematische Darstellung)
0
10
100
A
mA
Das Potential an der Basis steuert den Sromfluss
• Der Transistor besteht aus drei hintereinander geschalteten, verschieden dotierten Halbleiterschichten, – Emitter, Basis und Kollektor
• Im npn Transistor liegt eine p leitende Schicht mit dem „Basis“ Anschluss zwischen zwei n leitenden Halbleitern– Der Kollektor muss positiv gegenüber dem Emitter
sein
• Das Potential an der Basis steuert den Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor
Zeichen in Schaltungen für einen npn Transistor
Kollektor Emitter
Basis
Eratzschaltbild eines npn Transistors
• Zwei gegeneinander geschaltete „np junction“ Dioden
Kollektor Emitter
Basis
Strom vom Kollektor zum Emitter
Strom von der Basis zum Emitter
pnp Transistor
• Im pnp Transistor liegt eine n leitende Schicht mit dem „Basis“ Anschluss zwischen zwei p leitenden Halbleitern– Der Kollektor muss negativ gegenüber dem
Emitter sein
• Auch hier steuert das Potential an der Basis den Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor
Zeichen für einen pnp Transistor
Kollektor Emitter
Basis
Eratzschaltbild eines pnp Transistors
• Zwei gegeneinander geschaltete „pn junction“ Dioden
Kollektor Emitter
Basis
Strom vom Emitter zum Kollektor
Strom vom Emitter zur Basis
Versuch
• Transistor– Feste Spannung zwischen Emitter und
Kollektor – Variable Spannung an der Basis– Folge: Variabler, „verstärkter“ Stromfluss vom
Emitter zum Kollektor
Maschinelle Informationsverarbeitung
• Links: Semaphore auf Mont Martre; Paris, Rechts: auf Haut-Barre im Elsaß, Relais der Telegraphenlinie Paris-Straßburg (Übertragungszeit 6 Minuten), fertig gestellt 1798.
Saint-Pierre de Montmartre was destroyed during the French Revolution, and upon its apse was erected a tower for the purpose of the Chappe optical semaphore (illustration).
Informations-Austausch erfordert schnelles
Umschalten von Signalen
http://en.wikipedia.org/wiki/Semaphore_line
Transistoren und Informationsverarbeitung
• Transistoren ermöglichen schnelles Schalten, sie sind deshalb die Grundlage der „elektronischen Informationsverarbeitung“– Manche Prozessoren und Speicherchips enthalten über eine Milliarde
Transistoren
2 mm
Aggregatzustand, Ladungsträger und Leitfähigkeit
Vakuum Gas Flüssig Fest
Elektronen Ionen Elektronen
IsolatorGut
steuer-bar, z. B. in „Röh-
ren“
Normal-druck Elektro-
lytische Leitung
Halb-leiter
MetallSpon-taner
Durch-bruch z. B. Blitz
In Grenzen:
Nach Ak-tivierung:
Ohmsche Leitung, U=R.I
Zusammenfassung zum Transistor• Das Potential an der Basis steuert den
Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor• Ein kleiner Strom vom Emitter zur Basis steuert
den hohen Strom zwischen Emitter und Kollektor
• Zentrales Bauteil der Halbleiterelektronik, das bis auf nahezu atomare Dimension verkleinert werden kann– Thema der Nano-Technologie
• Transistoren ermöglichen schnelles Schalten, sie sind deshalb die Grundlage der „maschinellen Informationsverarbeitung“
n leitend p leitend
finis
─ +
n leitend
Kollektorstrom
Basisstrom
• Anhebung des Potentials der Basis in Richtung des Potentials des Kollektors (durch 2. Mausklick) ändert den Strom durch die Basis und wirkt verstärkt auf den Kollektorstrom, der abnimmt (Schematische Darstellung)
0
1
0
100
A
mA
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