Inhalt
Das Wort "Transistor" ist eine Kombination der Wörter "Transfer" und "Varistor". Der Begriff beschreibt, wie diese Geräte in ihrer Anfangszeit funktionierten. Transistoren sind die Hauptbausteine der Elektronik, ähnlich wie DNA der Baustein des menschlichen Genoms ist. Sie werden als Halbleiter klassifiziert und sind in zwei allgemeine Typen unterteilt: den Bipolartransistor (BJT) und den Feldeffekttransistor (FET). Ersteres steht im Mittelpunkt dieser Diskussion.
Arten von Bipolar-Junction-Transistoren
Es gibt zwei grundlegende Arten von BJT-Vereinbarungen: NPN und PNP. Diese Bezeichnungen beziehen sich auf die Halbleitermaterialien vom P-Typ (positiv) und N-Typ (negativ), aus denen die Bauelemente aufgebaut sind. Alle BJTs enthalten daher zwei PN-Übergänge in einer bestimmten Reihenfolge. Ein NPN-Gerät hat, wie der Name schon sagt, eine P-Region, die zwischen zwei N-Regionen liegt. Die zwei Übergänge in den Dioden können vorwärts oder rückwärts vorgespannt sein.
Diese Anordnung führt zu insgesamt drei Anschlussklemmen, denen jeweils ein Name zugeordnet ist, der ihre Funktion angibt. Diese heißen Emitter (E), Basis (B) und Kollektor (C). Bei einem NPN-Transistor ist der Kollektor mit einem der N Teile verbunden, die Basis mit dem P Teil in der Mitte und das E mit dem anderen N Teil. Das P-Segment ist leicht dotiert, während das N-Segment am Emitterende stark dotiert ist. Wichtig ist, dass die beiden N-Anteile in einem NPN-Transistor nicht vertauscht werden können, da ihre Geometrien völlig unterschiedlich sind. Es kann hilfreich sein, sich ein NPN-Gerät als ein Erdnussbuttersandwich vorzustellen, wobei jedoch eine der Brotscheiben ein Endstück und die andere ein Stück aus der Mitte des Brotes ist, wodurch die Anordnung etwas asymmetrisch wird.
Gemeinsame Emittereigenschaften
Ein NPN-Transistor kann entweder eine Common-Base- (CB) oder eine Common-Emitter- (CE) Konfiguration mit jeweils eigenen Ein- und Ausgängen aufweisen. Bei einem gemeinsamen Emitteraufbau werden separate Eingangsspannungen von der Basis (VSEIN) und der Sammler (VCE). Eine Spannung VE verlässt dann den Emitter und tritt in die Schaltung ein, deren Bestandteil der NPN-Transistor ist. Der Name "gemeinsamer Emitter" beruht auf der Tatsache, dass der E-Teil des Transistors separate Spannungen vom B-Teil integriert und der C-Teil sie als eine gemeinsame Spannung abgibt.
Algebraisch sind die Strom- und Spannungswerte in dieser Konfiguration folgendermaßen verknüpft:
Eingabe: IB = Ich0 (eVBT/ VT - 1)
Ausgabe: Ic = βIB
Wobei β eine Konstante ist, die mit den intrinsischen Transistoreigenschaften zusammenhängt.