Collector, Emitter: Warum heißen diese Bipolar-Pins so?

[Karl-alfred R. (karl-alfred_roemer)]

Hallo zusammen,

bekanntlich haben Bipolar-Transistoren drei Anschlüsse: Basis, Collector 
und Emitter.

Ich habe heftig gegoogelt und mir den Kopf zerbrochen, wie man auf die 
Bezeichnung Collektor und Emitter kam.

Collektor klingt nach 'sammeln', Emitter nach 'ausgeben'.

Aber wenn man sich die Pins anschaut: Was wird denn da gesammelt oder 
ausgegeben? Es müsste ja etwas mit Elektronen zu tun haben.
Logisch wäre es so:
Beim npn geht ein Pfeil von der Basis heraus. Dieser Pfeil beschreibt 
die technische Stromrichtung. Also wandern die Elektronen genau anders 
herum.
Elektonen werden also von dem n mit dem Pfeil in die Basis 'emittiert'. 
Demnach müsste das Pin mit dem ausgehenden Pfeil der Emitter sein. Am 
anderen n werden Elektronen aus der Basis wieder eingesammelt, also 
macht Collector hier sinn. Die Benennung beim npn entspricht auch meiner 
Logik.

Beim pnp ist es aber genau umgekehrt. Warum?

Danke und viele Grüße
Karl

[Possetitjel (Gast)]

Karl-alfred Römer schrieb:

> Beim pnp ist es aber genau umgekehrt. Warum?

Weil sich dort alles auf die Löcher bezieht.

[MaWin (Gast)]

Karl-alfred Römer schrieb:
> Was wird denn da gesammelt oder
> ausgegeben? Es müsste ja etwas mit Elektronen zu tun haben.

Löcher, also fehlende Elektronen, weil ein Elektron eine negative Ladung 
hat.

Früher wusste man nicht besser wie die technische Stromrichtung ist.

[Karl-alfred R. (karl-alfred_roemer)]

Das ist eine plausible Erklärung. Danke. :-)

Hier im Video Bild 2 gibt es noch ein seltsames Symbol für einen 
Bipolar-Transistor:


https://www.youtube.com/watch?v=MD15RJUEqOs

Ist das ein ganz normaler npn unkonventionell gezeichnet oder noch was 
anderes?

[Peter R. (pnu)]

Der Transistor besteht aus zwei PN-Dioden, die eng benachbart sind.

Ohne Strom ist zwischen p und n eine Sperrschicht, die bei in 
sperrichtung gepolter Spannung auch gesperrt bleibt.

Schickt man Strom durch die Diode, werden P-Ladungen von der P-seite her 
und N-Ladungen  von der n-Seite her durch die Sperrschicht geschoben.
Dabei wird die PN-Sperrschicht leitend.
Da das ein sich selbst unterstützender Vorgang ist, (die transportierten 
Ladungsträger machen die Sperrschicht leitend, dadurch wird der Strom 
größer), entspricht das dem natürlichen Wachstum und in der 
U/I-Gleichung steht deshalb auch eine e-Funktion.

Dabei wandern beim NPN-Ts die Elektronen nicht bloß durch die 
Sperrschicht hindurch sondern auch weit in die P-Zone hinein. Daher der 
Name Emitter für die N-Zone beim NPN-Transistor.
Die CB-Diode ist aber ganz eng zur EB Zone benachbart. Die Spannung UC 
an der BC-Diode zieht daher die in B injizierten Elektronen an, 
"sammelt" sie sozusagen und heißt deshalb Kollektor.

Der Transistor entstand so zusagen als Nebenprodukt, als man nach dem 
II. Weltkrieg die in Radargeräten verwendeten Si-Dioden näher 
untersuchte.

Da hatte man ein N-Si-Kristall, die Basis, auf der man mit einem 
Punktkontakt+Stromverschweißung eine P-Zone hergestellt hatte.
Daher die Basis als Name. Als man mit einer Drahtsonde die Umgebung 
abtastete und untersuchte, soll durch Zufall (ungewollte Überlastung) 
eine zweite Punktschweißung an der Suchsonde und damit eine zweite PN 
Diode entstanden sein. Irgend ein Schlaule stellte dann fest, dass die 
aus dem Suchdraht entstandene Diode sich von der ursprünglichen Diode 
her beeinflussen ließ. Der erste Punktkontakttransistor war entstanden.

[Karl-alfred R. (karl-alfred_roemer)]

Interessante Geschichte mit der versehentlichen Entdeckung des 
Transistor-Effektes. :-)))

Die meisten hätten einen so einen verhunzten Versuch einfach 
weggeworfen.

Die Erklärung oben muss ich mir noch paar mal durchlesen.

Aber eine Frage habe ich jetzt schon:

> Da das ein sich selbst unterstützender Vorgang ist, (die
> transportierten Ladungsträger machen die Sperrschicht leitend,
> dadurch wird der Strom größer), entspricht das dem natürlichen
> Wachstum und in der U/I-Gleichung steht deshalb auch eine e-Funktion.

Meinst du die zeitliche Entwicklung des Stromverlaufes nach Anlegen der 
Spannung?

[Georg A. (georga)]

Ich habe das eher so gehört, dass Bardeen und Brattain auf der Suche 
nach dem Feldeffekt bei Halbleitern waren. Also "nur" das Röhrenprinzip 
(statische Ladungen verbiegen/unterbinden durch ihr elektrisches Feld 
den Elektronenfluss) auf Halbleiter umsetzen wollten. Dabei sind sie 
dann zufällig auf den bipolaren Effekt gestossen und Shockley konnte das 
dann auch pyhsikalisch herleiten. Der "echte" Feldeffekttransistor kam 
AFAIR erst 10 Jahre später.

[MaWin (Gast)]

Karl-alfred Römer schrieb:
> Hier im Video Bild 2 gibt es noch ein seltsames Symbol für einen
> Bipolar-Transistor:

Was ist daran seltsam ?

NPN und PNP, Emitter oben und Emitter unten.

[MaWin (Gast)]

Es GIBT merkwürdige (veraltete) Schaltzeichen für Transistoren
http://www9.dw-world.de/rtc/infotheque/semiconamps/semiconductor_amps1.html

[Peter R. (pnu)]

Georg A. schrieb:
> Ich habe das eher so gehört, dass Bardeen und Brattain auf der Suche
> nach dem Feldeffekt bei Halbleitern waren. Also "nur" das Röhrenprinzip
> (statische Ladungen verbiegen/unterbinden durch ihr elektrisches Feld
> den Elektronenfluss) auf Halbleiter umsetzen wollten. Dabei sind sie
> dann zufällig auf den bipolaren Effekt gestossen und Shockley konnte das
> dann auch pyhsikalisch herleiten. Der "echte" Feldeffekttransistor kam
> AFAIR erst 10 Jahre später.

Schon 1930 gab es ein Patent betreffend einen FET auf Selen-Basis. Eine 
Serienproduktion ist allerdings nicht gelungen, da man damals die 
Reinheitsgrade für Halleitertechnik nicht beherrschte.

Im WKII wurden für die US-Radargeräte (bei ca. 4GHz) "Detektoren" 
eingesetzt, also Punktkontaktdioden der Form, dass man eine Metallspitze 
auf einen Halbleiter setzte. Damals war man sich über den 
Arbeitsmechanismus nicht sicher. Es gab mehrere Erklärungen der 
Arbeitsweise des Detektors, die Theorie von Schottky war auch schon 
dabei aber noch nicht allgemein anerkannt.
Man hatte aber schon den Weg gefunden die Erschütterungsempfindlichkeit 
der Punktkontaktdioden zu beheben, indem man mit einem Stromstoß (0,1µF; 
100V)den Draht festschweißte.(und dabei zunächst unbewusst eine PN-Diode 
herstellte)
Nach Kriegsende hatte man dann die Möglichkeit, "in Ruhe nachzuschauen". 
Dabei klärte man das Verhalten einer PN-Punktkontaktdiode mitsamt 
Trägerinjektion und Trägerausbreitung im Bereich der Sperrschicht.
Nach einem zur Zeit des 50-Jahre-Jubiläums (1996) allgemein 
veröffentlichten Artikel wurde dabei zufällig der Spitzentransistor 
erfunden, als eine Messsonde, ein zweiter dünner Draht, durch eine 
Kondensatorentladung ebenfalls zur PN-Punktkontaktdiode formiert war.

Karl-alfred Römer schrieb:
> Meinst du die zeitliche Entwicklung des Stromverlaufes nach Anlegen der
> Spannung?

Nein, die Funktion I = Inull mal e hoch U/ut, die das zeitunabhängige 
Verhalten der idealen Diode I = f(U) beschreibt.