Aufbau und Funktionsweise von Bipolar-Transistoren

Transistoren werden aus Silizium hergestellt. Silizium ist vierwertig, besitzt also vier Valenzelektronen, Elektronen au der äußeren Schale.
Da jedes Valenzelektron stark an die Valenzelektronen der Nachbaratome gebunden ist, ist die Leitfähigkeit von Silizium bei niedrigen Temperaturen sehr gering.
Bei erhöhter Temperatur werden Elektronen aus diesen Verbindungen gerissen, so dass Silizium bei Raumtemperatur leitet. Nicht so gut wie Leiter, aber besser als Isolatoren.
Silizium gehört daher zu den Halbleitern.

Dotierung von Halbleitermaterial (Phosphor/Bor)

Durch den Einsatz von Fremdatomen kann die Leitfähigkeit von vierwertigen Atomen wie Silizium verbessert werden. Dies wird Dotieren genannt.
Dotieren kann man beispielsweise mit fünfwertigen Phosphor-Atomen oder dreiwertigen Bor-Atomen. Man erhält n-dotierten Material, bei denen ein Elektron zur Erhöhung der Leitfähigkeit übrig bleibt. Beziehungsweise p-dotiertes Material, in dem ein Elektron fehlt, also ein Loch zu viel da ist.
Hier findest Du eine detaillierte Beschreibung zu n-dotiertem Material und p-dotiertem Material.

Bringt man n-dotiertes Material und p-dotiertes Material zusammen entsteht ein sogenannter pn-Übergang.

Aufbau Transistor (NPN-Transistor)

Beim Aufbau eines npn-Transistors bringt man zwischen zwei n-dotierten Materialien eine dünne p-dotierte Schicht, so dass man zwei pn-Übergänge erhält.
Überflutet man nun diese mittlere Schicht, die sogenannte Basis mit Elektronen werden die elektrischen Felder, welche durch die pn-Übergänge entstanden sind abgebaut und es entsteht eine leitende Verbindung zwischen den äußeren n-dotierten Materialen, über die ein großer Strom fließen kann.
Durch einen kleinen Basisstrom lässt sich so ein großer Strom steuern. Der Transisistor kann also als Verstärker eingesetzt werden.

Praktisches Beispiel Transistor (mit Photowiderstand)

Im Video zu diesem Artikel wird eine kleine Transistorschaltung mit einem Fotowiderstand erklärt. Durch die Verwendung der Abhängigkeit des Fotowiderstands von der Lichtstärke wird ein kleiner Basisstrom erzeugt. Dieser Basisstrom wird verstärkt und bringt eine Glühlampe zum Leuchten.

Das Video mit einer 3D-Animation

Thomas Schwenke hat das Video zur Verfügung gestellt. Hier findest Du seinen YouTube-Kanal mit weiteren interessanten 3D-Animationen.

Viel Spaß mit dem Video

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