Anwendung der np junction: Der Transistor

1. Anwendung der np junction:Der Transistor

2. Inhalt • Transistor, Aufbau • Stromverstärkung im Transistor • Schema, Zeichen in Schaltungen

3. Der Transistor (npn Ausführung) • Ein npn Transistor besteht aus drei Halbleiterschichten: n, p und n leitendem Material. Basis Emitter Kollektor Kollektorstrom Basisstrom • Die „Basis“ ist die Schicht in der Mitte, sie ist viel dünner als die beiden angrenzenden Schichten

4. Stromfluss im npn Transistor n leitend p leitend n leitend ─ + • 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) A 0 mA Basisstrom 1 0 Kollektorstrom 100

5. Stromverstärkung im npn Transistor n leitend p leitend n leitend ─ + A 0 Basisstrom mA 1 0 Kollektorstrom 100 • 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)

6. 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

7. Zeichen in Schaltungen für einen npn Transistor Kollektor Emitter Basis

8. Strom vom Kollektor zum Emitter Strom von der Basis zum Emitter Eratzschaltbild eines npn Transistors Emitter Kollektor • Zwei gegeneinander geschaltete „np junction“ Dioden Basis

9. 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

10. Zeichen für einen pnp Transistor Kollektor Emitter Basis

11. Strom vom Emitter zum Kollektor Eratzschaltbild eines pnp Transistors Emitter Kollektor • Zwei gegeneinander geschaltete „pn junction“ Dioden Strom vom Emitter zur Basis Basis

12. Versuch • Transistor • Feste Spannung zwischen Emitter und Kollektor • Variable Spannung an der Basis • Folge: Variabler, „verstärkter“ Stromfluss vom Emitter zum Kollektor

13. Maschinelle Informationsverarbeitung Informations-Austausch erfordert schnelles Umschalten von Signalen • 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). http://en.wikipedia.org/wiki/Semaphore_line

14. 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

15. Aggregatzustand, Ladungsträger und Leitfähigkeit

16. 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“

17. finis n leitend p leitend n leitend ─ + A 0 Basisstrom mA 1 0 Kollektorstrom 100 • 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)