Ein Transistor ist ein elektronisches Halbleiterbauelement. Man verwendet Transistoren zum Schalten und Verstärken. Die Bezeichnung Transistor ist eine Kurzform vom englischen Transfer Varistor und soll den Transistor als einen durch Strom steuerbaren Widerstand beschreiben. Es wird in 2 Hauptgruppen unterschieden:
Bipolare Transitoren und FET's (Feldeffekttransistor)
Bipolare Transistoren werden durch Stromfluss angesteuert. Die Anschlüsse des Bipolaren Transistors sind Kollektor , Basis und Emitter. Ein kleiner Strom auf der Basis-Emitter-Strecke kann dabei einen großen Strom auf der Kollektor-Emitter-Strecke steuern. Es wird unter anderem auch zwischen NPN und PNP Transitoren unterschieden.
Bei FET's werden die Anschlüsse als Gate (engl. Tor, Gatter), Drain (engl. Abfluss), Source (engl. Quelle) bezeichnet. Der Strom auf der Drain-Source-Strecke wird hier durch die Spannung zwischen Gate und Source gesteuert. Die Steuerung erfolgt (nahezu) stromlos.
Inhaltsverzeichnis
Grundschaltungen
Die NOT Verknüpfung
Diese einfache Schaltung, bestehend aus einem NPN Transistor und zwei Widerständen, invertiert das Eingangssignal, sodass aus beispielsweise +5V (oder logisch 1) 0V (oder logisch 0) erzeugt werden. Die daraus resultierende Wertetabelle sieht folgendermaßen aus:
| Eingang | Ausgang |
| 0V | +5V |
| +5V | 0V |
Wenn also an der Transistorbasis +5V angelegt werden (+0,7V reichen meistens auch schon), dann schaltet der Transistor durch und am Ausgang liegen 0V an. Der Strom, der nun durch den Transistor fließt wird durch den Widerstand R2 begrenzt. Wird dieser Widerstand weggelassen, dann wird durch den entstehenden Kurzschluss der Transistor unweigerlich zerstört. Legt man nun am Eingang 0V an, so sperrt der Transistor und am Ausgang liegen +5V an.
Der Basisstrom wird durch den Widerstand R1 bestimmt. Ein kleiner Widerstand beschleunigt die Schaltgeschwindigkeit des Transistors, ein großer ermöglicht die Ansteuerung auch mit kleinen Strömen.
Die NAND Verknüpfung
Die NAND (NotAND, d.h. die invertierte Form einer AND Verknüpfung) Verknüpfung besteht aus zwei Transistoren und damit auch zwei Eingängen. Es gibt auch NAND Verknüpfungen, mit mehr Transistoren und folglich auch mehr Eingängen, diese sind im Aufbau aber sehr ähnlich zu der vorgestellten Grund-NAND Verknüpfung. Schauen wir uns zunächst die Wertetabelle an:
| Eingang 1 (E1) | Eingang 2 (E2) | Ausgang (A1) |
| 0V | 0V | +5V |
| +5V | 0V | +5V |
| 0V | +5V | +5V |
| +5V | +5V | 0V |
Wie kommt es nun zu dieser Werte- oder auch Wahrheitstabelle?
Wenn an den beiden Eingängen 0V anliegen, dann schaltet keiner der beiden Transistoren durch und der Ausgang ist über den Widerstand R3 mit +5V verbunden. Wechselt nun einer der beiden Eingänge auf 1, dann schaltet auch nur einer der beiden Transistoren durch und am Ausgang liegen immer noch +5V an. Werden nun aber beide Eingänge mit +5V verbunden, dann schalten beide Transistoren durch und der Ausgang ist leitend mit Masse verbunden.
Die Widerstände (R1, R2, R3) haben die gleiche Funktion wie auch in der NOT Verknüpfung.
Transistor - Kennwerte
Die Transistorkennwerte sind grundsätztlich in Grenzdaten und Kenndaten unterteilt. Grenzwerte dürfen auf keinen Fall überschritten werden, da eine Zerstörung des Transistors unvermeidlich ist. Eigenschaften eines Transistors werden als Kenndaten angegeben, die das Verhalten in bestimmten Arbeitspunkten kennzeichnen.
Grenzwerte für Sperrschichttemperatur
Durch die Verlustleistung bei Dauerbetrieb entsteht in der Sperrschicht Wärme, durch die sich die Sperrschichttemperatur erhöht, diese Sperrschichttemperatur TJ , darf bestimmte Werte nicht überschreiten, da die Halbleitereigenschaften des Transistors stark verändert würden, was die Zerstörung zur Folge hat. Diese Temperatur hängt vom Halbleitermaterial ab.
TJ : 90°C Germaniumtransistoren
TJ : 150 - 200°C Siliziumtransistoren
Grenzwerte für Umgebungstemperatur
Einige Hersteller geben statt der maximalen Sperrschichttemperatur die höchstzulässige Umgebungstemperatur TU als Grenzwert an. TU ist stets kleiner als TJ . Zu diesen beiden Angaben ist in den Datenblättern meistens ein Diagramm zu finden in dem die Temperaturabhängigkeit der höchstzulässigen Gesamtverlustleistung aufgezeigt wird. Aus diesem Diagramm kann die Verlustleistung bei bestimmten Umgebungstemperaturen entnommen werden. Als Parameter ist der Wärmewiederstand RTh des Halbleiters aufgetragen. Denn wird durch einen Kühlkörper oder durch die Montage des Transistors an einem Gehäuse die Wärme besser abgeführt, so ist die Gesamtverlustleistung auch bei höheren Umgebungstemperaturen zulässig.
Zulässiger Arbeitsbereich
In Transistorschaltungen dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschritten werden. Der zulässige Arbeitsbereich einer Transistorschaltung wird somit durch den Kollektorstrom Ic , durch die Kollektor - Emitterspannung UCE und durch die Verlustleistung Ptot begrenzt. Wird der Transistor außerhalb des erlaubten Arbeitsbereiches betrieben wird der Transistor zerstört.
Autor: ZwieBack - Wiki Konvertierung Frank
Siehe auch
