Transistoren sind neben Dioden die am häufigsten eingesetzten aktiven Bauelemente. Neben der Funktionsweise als Schalter ersetzte der Transistor als Verstärker auch die früher eingesetzte Röhre, die auch heute noch in sündhaft teuren Röhrenverstärkern und in Omas Dampfradio Verwendung findet.

Die Funktionsweise eines Transistors lässt sich am besten anhand eines Sperrschichttransistors erklären, der aus drei unterschiedlichen Schichten von Halbleitermaterialien besteht.

Je nachdem, ob Elektronen oder Löcher bewegt werden, spricht man von n-dotiertem Material oder von p-dotiertem Material. So ist auch die unterschiedliche Bezeichnung der Transistoren zu verstehen: npn- bzw. pnp-Transistoren.

Mit der Bezeichnung npn-Transistor bezeichnet man einen Transistor, der die Schichtfolge n-dotiert (-), p-dotiert (+) und n-dotiert (-) auf weist.

Entsprechend steht pnp-Transistor für die Schichtfolge p-dotiert (+), n-dotiert (-) und p-dotiert (+). Aus diesen drei Schichtfolgen ergeben sich auch die drei Anschlüsse, die ein Transistor in der Regel hat. Den mittleren Anschluss bezeichnet man als Basis (B) und die beiden äusseren Anschlüsse als Kollektor (C) und Emitter (E). Der Basisanschluss (B) dient bei der Verstärkerschaltung als Steueranschluss. So bewirkt ein relativer schwacher Strom an der Basis (B) die Steuerung des Stromflusses zwischen Kollektor und Emmiter.

Eine npn-Grundschaltung soll dies verdeutlichen:

       (C)

   (B) 

       (E)

Schliesst man am Kollektor (C) den Pluspol einer Spannungsquelle und am Emitter (E) den Minuspol einer Spannungsquelle an und verbindet man die Basis (B) mit dem Emitter (E), so fliesst kein Strom, da der Kollektor (C) mit der Basis (B) eine in Sperrichtung betriebene Diode bildet.

Wenn man jetzt jedoch zwischen Basis (B) und Emitter (E) eine positive äussere Spannung anlegt, so findet ein Stromfluss statt, da die Strecke zwischen Basis (B) und Emitter (E) in Durchlassrichtung betrieben wird. Elektronen fliessen jetzt vom Emitter (E) in die p-dotierte Halbleiterschicht (Basis), wo sie Löcherstellen besetzen. Deshalb fliesst aus der Basis (B) die exakt gleiche Anzahl an Elektronen wieder hinaus. Jedoch findet noch ein anderer Effekt statt, da die p-dotierte Halbleiterschicht der Basis (B) sehr dünn ist. Dadurch finden einige Elektronen nicht sofort ein Loch und gelangen so in die darüber liegende n-dotierte Schicht, mit dem Effekt, dass sie sofort in Richtung des anliegenden Pluspols gesaugt werden. Zusätzlich ist die Anzahl der freien Ladungsträger im Material immer konstant, so dass ein Elektron aus dem Kollektor (C) herausfliessen kann. Das Prinzip ist also, dass man durch einen zwischen Basis und Emitter fliessenden Strom (Elektronenfluss von Emitter zur Basis) den Stromfluss von Kollektor zu Emitter steuern kann.

Das daraus resultierende Verhältnis von Kollektor-Emitter-Strom zu Basisstrom wird auch als Stromverstärkungsfaktor bezeichnet. Wenn man einen Stromverstärkungsfaktor von 500 angegeben hat und ein 1mA Strom als Basisstrom hat, so fliesst ein halbes Ampere Strom durch den Kollektor. Eine beachtliche Leistung.

Aus dem Vorgenannten ergibt sich auch, dass man bei einem Transistor auch von einem stromgesteuerten Halbleiterelement sprechen kann. Mit einem relativ kleinen Steuerstrom kann man einen relativ grossen Emitterstrom steuern.

Denken Sie jetzt einmal an den relativ kleinen Strom, den ein Abnehmerkristall eines Schallplattenspielers beim Abtasten der Schallplattenrillen liefert. Dieser kann nun mit Hilfe eines Transistors so verstärkt werden, dass 100Watt-Boxen problemlos angesteuert werden können!

Eine Basisschaltung finden Sie beispielsweise hier:

http://www-ebs.e-technik.uni-ulm.de/Tutorium/Quiz/q212/index.html

Anmerkung am Rande: Wenn man jeweils zur Basis einen Anschluss betrachtet, so fällt auf, dass man entweder eine Diode zwischen Emitter (E) und Basis (B) oder zwischen Kollektor (C) und Basis (B) bilden kann.

Für Experimente und erste Schaltungen eignen sich besonders gut Universaltransistoren, wie beispielsweise der BC 547 C , der dem in vielen Schaltungen angegebenen BC 237 vergleichbar ist.

Und mit dem 2N3055 hat man ein nahezu unzerstörbares Arbeitspferd an Transistor vor sich, der sich seit Jahrzehnten in vielen Leistungsschaltungen bewährt hat.