Transistor

Ein Transistor ist ein elektronisches Bauelement, das als Teil eines Verstärkers oder als Schalter verwendet werden kann. Er wird aus einem Halbleitermaterial hergestellt. Transistoren finden sich in den meisten elektronischen Geräten. Der Transistor war ein großer Fortschritt nach der Triodenröhre, da er viel weniger Strom verbraucht und viele Jahre länger hält, um einen anderen elektronischen Strom zu schalten oder zu verstärken.

Der Transistor kann für eine Vielzahl verschiedener Dinge verwendet werden, einschließlich Verstärkern und digitalen Schaltern für Computer-Mikroprozessoren. Für digitale Arbeiten werden meist MOSFETs verwendet. Einige Transistoren sind einzeln verpackt, hauptsächlich, damit sie hohe Leistungen verarbeiten können. Die meisten Transistoren befinden sich in integrierten Schaltkreisen.

Einige Typen einzeln verpackter Transistoren

Wie sie funktionieren

Transistoren haben drei Anschlüsse: das Gate, den Drain und die Source (bei einem Bipolartransistor können die Drähte als Emitter, Kollektor und Basis bezeichnet werden). Wenn die Source (oder der Emitter) mit dem Minuspol der Batterie und der Drain (oder der Kollektor) mit dem Pluspol verbunden ist, fließt kein Strom in der Schaltung (wenn Sie nur eine Lampe in Reihe mit dem Transistor haben). Wenn Sie jedoch das Gate und den Drain zusammen berühren, lässt der Transistor Strom durch. Denn wenn das Gate positiv geladen ist, drücken die positiven Elektronen andere positive Elektronen in den Transistor und lassen die negativen Elektronen durchfließen. Der Transistor kann auch funktionieren, wenn das Gate nur positiv geladen ist, so dass er den Drain nicht berühren muss.

Visualisierung

Man kann sich die Funktionsweise eines Transistors leicht wie einen Schlauch mit einer scharfen Krümmung vorstellen, der den Durchfluss des Wassers verhindert. Das Wasser sind die Elektronen, und wenn man das Gate positiv auflädt, krümmt es den Schlauch auf und lässt Wasser fließen.

Die grundlegende Darlington-Transistorschaltung besteht aus zwei bipolaren Transistoren, die mit Emitter und Basis verdrahtet sind, so dass sie als ein Transistor fungieren. Einer der Transistoren ist so angeschlossen, dass er den Strom zur Basis des anderen Transistors steuert. Das bedeutet, dass Sie die gleiche Strommenge mit einer sehr kleinen Menge Strom steuern können, die in die Basis fließt.

Wenn der Mittelstift mit Strom versorgt wird, kann der Strom fließen.

Das Schaltsymbol eines Darlington-Transistors. Das "B" steht für die Basis, das "C" für den Kollektor und das "E" für den Emitter.

Verwendet

Wenn das Gate eines P-Kanal-MOSFETs positiv geladen ist, fließt Elektrizität hindurch. Dies ist nützlich für Elektronik, die das Einschalten eines Schalters erfordert, wodurch dieser zu einem elektronischen Schalter wird. Dies konkurriert mit dem mechanischen Schalter, der eine konstante Kraft erfordert, die auf ihn gedrückt werden muss.

In einem MOSFET, der als Verstärker verwendet wird, übernehmen Transistoren den Fluss von Drain und Source, und da der Source-Strom so viel größer als der Drain-Strom ist, ist es üblich, dass der Drain-Strom auf den Wert der Sources ansteigt und diesen verstärkt.

Materialien

Transistoren bestehen aus chemischen Halbleiterelementen, in der Regel Silizium, das zur modernen Gruppe 14 (früher Gruppe IV) des Periodensystems der Elemente gehört. Germanium, ein weiteres Element der Gruppe 14, wird zusammen mit Silizium in spezialisierten Transistoren verwendet. Forscherinnen und Forscher untersuchen auch Transistoren, die aus speziellen Formen von Kohlenstoff hergestellt werden. Transistoren können auch aus Verbindungen wie Galliumarsenid hergestellt werden.

Geschichte

Der Transistor war nicht das erste Gerät mit drei Endgeräten. Die Triode diente dem gleichen Zweck wie der Transistor 50 Jahre zuvor. Vor den Transistoren waren Vakuumröhren in der Haushaltstechnik wichtig. Leider waren Röhren groß und zerbrechlich, verbrauchten viel Strom und hielten nicht sehr lange. Der Transistor löste diese Probleme.

Die Erfindung des Transistors im Jahre 1947 wurde drei Physikern zugeschrieben: Walter H. Brattain, John Bardeen und William Shockley, die den größten Beitrag leisteten.

Bedeutung

Der Transistor ist heute ein sehr wichtiges Bauelement. Ohne den Transistor wären Geräte wie Mobiltelefone und Computer ganz anders, oder sie wären gar nicht erfunden worden. Transistoren sind sehr klein gemacht worden (Dutzende von Atomen breit), so dass Milliarden von ihnen in einen kleinen Computerchip eingesetzt werden können.