Was sind Transistoren? Definition, Bestandteile, Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten

Einführung

Transistoren sind winzige Halbleiterbauelemente, die für die Steuerung und Regelung des Spannungs- und Stromflusses in einem Stromkreis wichtig sind. Sie können in einem Stromkreis als Schalter oder Verstärker fungieren. Transistoren sind nach wie vor von grundlegender Bedeutung für die moderne Elektronik. Deshalb sind sie in jedem Gerät zu finden, vom Computerchip bis zum Smartphone.

Es ist leicht zu erkennen, warum wir bereits Transistoren benötigen. Wir werden ausführlich darauf eingehen Transistoren um sicherzustellen, dass Sie ihre Funktionsweise, ihre Anwendungen, die Teile usw. gut verstehen.

Teile eines Transistors

Wenn Sie sich ein Transistorsymbol, werden Sie feststellen, dass er aus drei Hauptteilen besteht: Emitter, Basis und Kollektor. Diese drei Anschlüsse sind entscheidend für die Leistung des Transistors, egal ob er als Verstärker oder Schalter verwendet wird.

Emitter

Der Emitter fungiert als Minuspol des Transistors. Hier entsteht die Elektronik. Der Emitter ist üblicherweise stark mit einem leitfähigen Material wie Aluminium oder Kupfer dotiert.

Base

Im Vergleich zum Emitter ist dieser normalerweise leicht dotiert. Er fungiert als Steueranschluss eines Transistors. Seine Aufgabe ist es, den Elektronenfluss vom Emitter zum Kollektor zu steuern.

Kollektor

Dies ist der Pluspol des Transistors. Wie der Name schon sagt, dient er als Abfluss für die Elektronen vom Emitter. Er ist größer als Basis und Emitter, aber moderat dotiert. Dieser Teil besteht aus weniger leitfähigem Material wie Silizium.

Wie Transistoren funktionieren

A Transistorradio Der Transistor steuert den Elektronenfluss und fungiert so als Schalter oder Verstärker. Dies wird durch Anlegen eines kleinen Stroms oder einer kleinen Spannung an die Basis des Transistors erreicht. Dadurch kann er den Fluss eines größeren Stroms zwischen Emitter- und Kollektoranschluss regulieren. Diese Fähigkeit zur Stromflusssteuerung ist für den Bau von Verstärkern, Logikgattern und vielen Arten elektronischer Schaltungen unerlässlich.

Die Schaltfunktion wird aktiviert, wenn ein Steuersignal an die Basis oder das Gate des Transistors angelegt wird. Dadurch fungiert er als Schalter oder elektronisches Gate, indem er den Stromfluss im Stromkreis zulässt oder blockiert.

Was die Verstärkungsfunktion betrifft, kann der Transistor auch elektronische Signale verstärken, wenn die Basis steuert, wie viel Strom zwischen Basis und Emitter fließt. Je nach Typ kann das Ausgangssignal also einen höheren Strom liefern.

Arten von Transistoren

Jetzt, da Sie mehr wissen über die Transistordefinition, können wir uns auch die Typen ansehen. Dies hilft Ihnen zu verstehen, welcher Transistortyp für Ihre Anwendung geeignet ist. Es gibt zwei Haupttypen von Transistoren. Dazu gehören Bipolartransistoren (BJT) und Feldeffekttransistoren (FET).

Bipolare Sperrschichttransistoren (BJTs)

Dies sind stromgesteuerte Geräte. Darunter haben wir die NPN-Transistor Und PNP-Transistor.

Im Fall eines NPN-Transistors gibt es drei Halbleiterschichten. Diese sind N-Typ, P-Typ und N-Typ. Der Strom fließt vom Emitter zum Kollektor, abhängig von der Basis, die diese Strommenge steuert.

Der PNP-Transistor besteht ebenfalls aus drei Halbleiterschichten, diese sind jedoch im Vergleich zum NPN-Transistor umgekehrt. In diesem Fall gibt es die Halbleiterschichten vom P-Typ, N-Typ und P-Typ.

Feldeffekttransistoren

In diesem Fall stoßen Sie auf spannungsgesteuerte Transistoren. Beispiele sind JFET, MOSFET und viele andere.

Ein Junction-Feldeffekttransistor oder JFET verfügt über eine Halbleiterverbindung, die den Stromfluss im Schaltkreis steuert.

Der Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) verwendet eine Gate-Spannung, um die Strommenge zu steuern, die vom Emitter zum Kollektor fließt.

Sie werden auf verschiedene Arten von MOSFETs stoßen, die je nach Konstruktion jeweils einen anderen Anwendungsbereich haben.

Anwendungen von Transistoren

Seit der Das Transistorradio wurde erfunden, Wir haben so viele Anwendungen von Transistoren gesehen. Das zeigt nur die Flexibilität der Transistoren. Hier sind die häufigsten Anwendungen von Transistoren.

• Die Transistoren können als Verstärker fungieren. Hier können sie schwache Signale in Audiogeräten, Funksendern und anderen Geräten verstärken. Das Ergebnis ist eine klarere und leistungsstärkere Ausgabe.
• Dennoch können Transistoren als Verstärker auch ideal für die Signalverarbeitung sein. Sie verstärken das Signal, um es klarer und stärker zu machen.
• Transistoren können auch als Schalter fungieren. Dies gilt sowohl für digitale als auch für analoge Schaltungen. Ihre Aufgabe ist die Steuerung von Strom- und Spannungsfluss. Sie werden in elektronischen Geräten wie Herzschrittmachern eingesetzt, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.
• Da es sich um elektrische Gatter handelt, ist zu erwarten, dass sie auch als Logikgatter gut funktionieren. Dies sind die Grundlagen für den Aufbau digitaler Schaltungen für Anwendungen wie Computer, Unterhaltungselektronik und industrielle Steuerungen.
• Transistoren sind auch in Mikrochips erhältlich, um leistungsstarke und komplexe Rechenleistungen zu gewährleisten. Deshalb finden sich Transistoren häufig in Hörgeräten, Radios und Telefonen.

Vorteile von Transistoren

• Transistoren sind im Vergleich zu Vakuumröhren kleiner. Aufgrund ihrer Größe und Tragbarkeit eignen sie sich ideal für kompakte und tragbare Elektronik.
• Transistoren verbrauchen im Allgemeinen weniger Strom und erzeugen weniger Wärme. Dies ist für jede Art von Schaltung entscheidend, um die Wärmeentwicklung gering zu halten und weniger Strom zu verbrauchen. Dies führt zu einer längeren Batterielebensdauer.
• Die Transistoren sind im Allgemeinen langlebiger und vertragen auch rauere Behandlung.
• Da Transistoren in großer Zahl auf einem einzigen elektronischen Chip hergestellt werden können, ermöglicht dies die Entwicklung und den Bau komplexer integrierter Schaltkreise, beispielsweise von Mikroprozessoren.
• Durch den Niederspannungsbetrieb von Transistoren können diese mit Niederspannungsversorgungen betrieben werden. Dies kann die Sicherheit verbessern, Kosten senken und zu geringeren Abständen bei der Schaltungsentwicklung führen.
• Der Entwurf von Schaltungen wird weiter vereinfacht, da Transistoren keine Anpassungstransformatoren benötigen, insbesondere bei Lasten mit niedriger Impedanz.
• Signalverstärkung und -schaltung machen die Transistoren sehr vielseitig. Dies ermöglicht ihren Einsatz in verschiedenen Arten von Elektronik.

Einschränkungen von Transistoren

• Transistoren können anfällig für Schäden sein, insbesondere durch statische Elektrizität. Daher müssen Sie Transistoren sorgfältig handhaben und erden.
• Manchmal kommt es bei Transistoren zu Leistungseinschränkungen. Beispielsweise können Transistoren bei sehr hohen Frequenzen Schwierigkeiten haben. Dies liegt an der Sperrschichtkapazität und den Laufzeiteffekten.
• Alterung und Ausfälle sind bei Transistoren unvermeidlich. Sie werden zwar mit der Zeit schwächer und fallen aus, haben aber im Allgemeinen eine beeindruckende Lebensdauer.

So testen oder prüfen Sie einen Transistor

Wie testet man ein GermaniumtransistorIn unserem Fall verwenden wir ein Multimeter im Diodenmodus, um zu prüfen, ob der Transistor in Ordnung ist. Hier sind die Schritte, die Sie befolgen müssen.

1. Schalten Sie das Multimeter in den Diodentestmodus. Drehen Sie dazu den Drehknopf, bis er auf das Diodensymbol zeigt.
2. Testen Sie zunächst die Basis-Emitter-Verbindung. Verbinden Sie den positiven Messfühler mit der Basis und den negativen Messfühler mit dem Emitter. Bei einem NPN-Transistor ergibt sich ein Spannungsabfall von etwa 0,7 V, bei einem PNP-Transistor hingegen kein Messwert. Bei umgekehrter Anordnung der Messfühler vertauschen sich die Ergebnisse.
3. Testen Sie anschließend die Basis-Kollektor-Verbindung. Schließen Sie die positive Sonde an die Basis und die negative Sonde an den Kollektor an. Der NPN-Transistor zeigt einen Spannungsabfall von etwa 0,7 V an, während der PNP-Transistor aufgrund der Unterbrechung des Stromkreises Null ergibt. Wenn Sie die Sonden vertauschen, sind die Ergebnisse umgekehrt.
4. Um die Emitter-Kollektor-Verbindung zu prüfen, schließen Sie die positive Sonde an den Emitter und die negative Sonde an den Kollektor an. Ein funktionierender Transistor zeigt in beiden Richtungen keine Messwerte an, da er an dieser Stelle einen offenen Stromkreis aufweist. Wenn Sie Messwerte in beiden Richtungen sehen, ist der Transistor möglicherweise defekt.

Abschluss

Transistoren sind in der modernen Elektronik nach wie vor unverzichtbar. Ihre Fähigkeit, als Schalter und Verstärker zu fungieren, macht ihre Anwendung leicht. Deshalb findet man sie heute in verschiedenen elektronischen Geräten. Sie eignen sich auch gut für den Einbau in kleinere Komponenten, wie beispielsweise Mikroprozessoren, und ermöglichen so komplexe Schaltungsdesigns. Verwenden Sie sie wie empfohlen, und Sie sollten gute Ergebnisse erzielen.