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Ein Transistor ist ein Halbleiterbaustein, der den elektronischen Stromfluss steuern kann. Sie dienen dazu, elektrische Signale zu verstärken, zu schalten und zu modulieren. Computerchips bestehen aus unzähligen kleinen Transistoren.
Ein Transistor besteht in der Regel aus drei Schichten von dotiertem Halbleitermaterial, die als Emitter, Basis und Kollektor bezeichnet werden. Es gibt zwei grundlegende Arten von Transistoren: bipolare Transistoren und Feldeffekttransistoren (FETs).
Bipolare Transistoren
Der Bipolartransistor besteht aus drei Schichten von dotiertem Halbleitermaterial, das üblicherweise als n-dotiertes Material (Elektronenüberschuss) und p-dotiertes Material (Elektronenmangel) bezeichnet wird. Es gibt zwei verschiedene Typen von Bipolartransistoren: den npn-Transistor und den pnp-Transistor.
npn
Der npn-Transistor besteht aus einer dünnen Schicht von p-dotiertem Material zwischen zwei dickeren Schichten von n-dotiertem Material. Die äußeren Schichten, die als Emitter (E) und Kollektor (C) bezeichnet werden, sind stark dotiert, während die mittlere Schicht, die Basis (B) genannt wird, schwach dotiert ist. Der Basisanschluss wird normalerweise in Durchlassrichtung gepolt, während der Emitteranschluss stärker in Durchlassrichtung gepolt wird.
pnp
Der pnp-Transistor hat eine ähnliche Struktur wie der npn-Transistor, jedoch sind die Dotierungen der Schichten umgekehrt. Der Basisanschluss wird nun negativ gepolt, während der Emitteranschluss in positiver Richtung gepolt wird. Die Funktionsweise des pnp-Transistors ist ähnlich wie beim npn-Transistor, jedoch fließen die Ladungsträger in entgegengesetzter Richtung.
Feldeffekttransistoren (FETs)
Feldeffekttransistoren (FETs) haben im Gegensatz zu bipolaren Transistoren keine pn-Übergänge. Stattdessen wird der Stromfluss durch die Anwendung einer elektrischen Spannung auf ein elektrisches Feld im Halbleitermaterial gesteuert. Es gibt zwei Haupttypen von FETs: den unipolaren Feldeffekttransistor (JFET) und den bipolaren Feldeffekttransistor (MOSFET).
- JFET: Bei einem JFET wird der Stromfluss durch eine pn-Übergangsregion gesteuert, die zwischen zwei entgegengesetzt dotierten Halbleiterschichten liegt. Durch die Anwendung einer Steuerspannung wird die Breite dieser Übergangsregion gesteuert, was den Stromfluss zwischen dem Source- und dem Drain-Terminal ermöglicht oder blockiert.
- MOSFET: Ein MOSFET besteht aus einer Gate-Elektrode, die durch ein Dielektrikum vom Kanal getrennt ist, der zwischen Source- und Drain-Terminals liegt. Durch die Anwendung einer Spannung am Gate kann ein elektrisches Feld erzeugt werden, das die Leitfähigkeit des Kanals steuert. MOSFETs werden häufig in integrierten Schaltungen (ICs) verwendet.
Funktion
Ein Transistor hat 3 Anschlüsse
- Base (hängt am Steuerkreis)
- Collector (hängt am Lastkreis)
- Emitter (schliesst beide Kreise)
Wenn durch Base ein Strom fliesst werden Collecor und Emitter überbrückt.
Inverter
AND (siehe logikgatter)
