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Transistor – Aufbau und Funktion

Transistor ist nicht nur ein altes Radio! Bipolartransistoren sind kleine elektronische Komponenten, die als Schalter oder Verstärker in verschiedenen Geräten verwendet werden. Lerne heute, wie Transistoren aufgebaut sind, und was sie tatsächlich machen. PS. Kennst du schon den Transistoreffekt? Im folgenden Artikel erklären wir alles, was du über Transistoren wissen sollst!

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Physik-Team
Transistor – Aufbau und Funktion
lernst du in der Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse

Transistor – Aufbau und Funktion Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Transistor – Aufbau und Funktion kannst du es wiederholen und üben.
  • Stelle den Aufbau von Transistoren und Dioden dar.

    Tipps

    Von der Funktionsweise der Bauteile kann man auf ihre Schaltzeichen schließen.

    Lösung

    Die Diode sperrt, wenn die Kathode, also die negativ dotierte Seite der Diode, an den Plus-Pol angeschlossen wird.

    Der Pfeil am Schaltzeichen des Transistors gibt uns einen Hinweis darauf, ob es ein npn- oder ein pnp-Transistor ist. Der Pfeil deutet in die technische Stromrichtung. Das ist die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung der Elektronen, die, wie wir wissen, eigentlich die Ursache eines elektrischen Stromes sind.

  • Benenne die Anschlüsse von Transistoren und Dioden.

    Tipps

    Die Anschlüsse sind nach ihrer Funktion benannt.

    Lösung

    Am Kollektor sammeln sich, wenn man die technische Stromrichtung betrachtet, die positiven Ladungsträger (die es so nicht gibt). Eine Sammlung nennt man auch Kollektion, so kannst du dir das gut merken.

    Sobald ein kleiner Basisstrom fließt, kann Strom durch den Transistor fließen und somit am Emitter den Transistor verlassen. Emission heißt übrigens auch Ausstoß.

    Obwohl sich die Ladungsbewegung am pnp-Transistor umdreht, bleiben die Begriffe gleich. Du musst dir hier also die Elektronenbewegung vorstellen, um auf die Begriffe zu kommen.

    Die Diode hat ihren Strich immer auf der Kathodenseite. Das ist der negativ dotierte Anschluss der Diode.

  • Entscheide, ob die Lampe leuchtet.

    Tipps

    Spielt es eine Rolle, ob die Diode vor oder hinter die Lampe geschaltet wird?

    Überlege, was passiert, wenn du Batterie und Diode nacheinander umpolst.

    Es wird eine Spannung innerhalb des normalen Betriebsbereiches der Diode verwendet.

    Lösung

    Da die Kathode der Diode an den Minus-Pol der Batterie angeschlossen ist, sperrt sie nicht.

    Schließen wir die Diode so an, dass sie sperrt, fließt im ganzen Stromkreis kein Strom. Es spielt also keine Rolle, in welcher Reihenfolge Lampe und Diode geschaltet werden.

    Wechseln wir die Polung der Batterie oder der Diode, leuchtet die Lampe in unserem Schaltkreis nicht mehr.

  • Beschreibe den Transistoreffekt.

    Tipps

    Mit dem Steuerstrom kann man den Transistor ansteuern.

    Der Arbeitsstrom ist der Strom des Stromkreises, in dem die Verbraucher betrieben werden.

    Lösung

    Der Transistoreffekt besagt, dass man mit einem kleinen Basisstrom einen großen Kollektorstrom bewirken kann.

    Dies beschreibt das Verhalten des Transistors als Verstärker.

    In der Elektrotechnik gibt man den zwei Stromkreisen, die mit dem Transistor gebildet werden, die Namen Steuerkreis und Arbeitskreis.

  • Nenne Anwendungen von Transistoren.

    Tipps

    In der Digitaltechnik wird der Transistor als Schalter verwendet.

    Wie wird der Transistor in der Analogtechnik verwendet?

    Lösung

    In der Digitaltechnik wird der Transistor als Schalter verwendet. Das heißt, er kann zwei verschiedene Zustände einnehmen. Entweder 1 oder 0. Das reicht in einem Computer aus, da er alle Informationen in sogenannten Bits speichern kann. Für jedes Bit benötigt der Computer einen Transistor, der einen der beiden Zustände einnimmt. Ein Byte ist ein Informationspaket, das meist aus 8 Bits besteht. Das heißt, ein Gigabyte besteht aus etwa 8 Milliarden winzigen Transistoren.

    In der Analogtechnik hingegen wird der Transistor zur Verstärkung von Signalen verwendet. Ein gutes Beispiel ist die Audiotechnik. Vielleicht hast du auch schon mal den Begriff Transistorradio gehört.

  • Untersuche, wie du mit einer Leuchtdiode, einem Widerstand und einer Batterie testen kannst, ob ein Transistor noch funktioniert.

    Tipps

    Eine Leuchtdiode (LED) funktioniert wie eine Diode, nur dass sie zusätzlich Licht emittiert. Sie leuchtet auch bei kleinen Stromstärken.

    Damit die LED und der Transistor nicht überlastet werden, werden in dem Stromkreis zwei Widerstände eingesetzt.

    Es sollen nicht die Anschlussstellen direkt miteinander verbunden werden.

    Lösung

    Um zu testen, ob der Transistor funktioniert, benötigen wir einen kleinen Basistrom. Diesen erreichen wir über die Verbindung an der Position 1. Durch den Basistrom müsste daraufhin durch Transistor und LED ein kleiner Kollektorstrom fließen und die LED daher schwach zum Leuchten bringen.

    Das für den Menschen Gefährliche an der Elektrizität sind hohe Ströme, die durch den Körper fließen. Bei geringen Spannungen fließt durch unsere Haut in der Regel nicht viel Strom, da die Haut einen sehr großen Widerstand besitzt Es ist also nicht gefährlich, Batterien mit Spannungen bis zu 10 V an beiden Polen zu berühren.

    Die Batteriepole mit den Fingern zu verbinden, ist zwar ungefährlich, da auch kein Kurzschluss verursacht wird, sagt aber nichts über den Transistor aus.

    Diode und Transistor sind in der Schaltung genau richtig gepolt.