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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik warum leitet ein Transistor?


Autor: Anfänger (Gast)
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Hi, warum leitet ein Transistor? Ich habe jetzt etwas zu den 
pn-Bereichen gelernt:

Der pn-Bereich ist z.B. im stromlosen Zustand 1 Weg-Einheit breit. 
Schließt man eine Spannung in Sperr-Richtung an, dann werden noch mehr 
Elektronen und Löcher zu den Kontakten gezogen und der pn-Bereich wird 
noch größer, z.B. 1,5 Weg-Einheiten. Mache ich das ganze in 
Flussrichtung, dann verkleinert sich die pn-Zone, bis sich sie aufhebt, 
wenn die Durchlass-Spannung erreicht ist.

Aber bei einem Transistor sind ja mehrere Schichten hintereinander 
gemacht - npn oder pnp. Da ist ja immer eine Seite die Flussrichtung, 
eine Seite die Sperr-Richtung. Wenn ich jetzt von der Basis ein 
Spannungspotential anlege und an diesen Emitter sperre und am Kollektor 
in Fluss-Richtung schalte, dann müsste doch von der einen Seite in 
Durchlass-Richtung die pn-Zone ganz klein werden, aber die andere ganz 
groß und es sich so wieder im Gleichgewicht befinden - also nicht 
leiten. Aber wenn ich ja einen kleinen Strom an die Basis leite, dann 
bewirkt es einen großen Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor. Das 
passt aber irgendwie nicht zu meinem bisherigen Verständnis mit den 
aneinandergereihten zwei pn-Übergängen.

Wo liegt denn mein Denkfehler?

Autor: Hp M. (nachtmix)
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Anfänger schrieb:
> Wenn ich jetzt von der Basis ein
> Spannungspotential anlege und an diesen Emitter sperre und am Kollektor
> in Fluss-Richtung schalte, dann

So wird ein Transistor normalerweise auch nicht betrieben.

Die Kollektor-Basis Schicht wird in Sperrichtung betrieben, und wenn du 
nun die Basis-Emitter Schicht in Flußrichtung betreibst, diffundieren 
einige der vom Emitter in die sehr dünne Basisschicht injezierten 
Ladungsträger in die Kollektorzone und werden dort von dem Kollektor 
abgesaugt.
Aus diesem Grund ist der Kollektorstrom auch immer etwas kleiner als der 
Emitterstrom.

: Bearbeitet durch User
Autor: oszi40 (Gast)
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Ganz kurz: Ein Transistor wird nicht kleiner oder größer. Wiki weiß 
alles.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm

Autor: Anfänger (Gast)
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Hp M. schrieb:
> diffundieren
> einige der vom Emitter in die sehr dünne Basisschicht injezierten
> Ladungsträger in die Kollektorzone und werden dort von dem Kollektor
> abgesaugt

Liegt dieses Phänomen an dieser statistischen 
Aufenthaltswahrscheinlichkeit? Ich habe gelesen, dass in einem einfachen 
Anschauungsmodell dieser pn-Bereich eine Art unüberwindliche Sperre ist, 
aber das dennoch einige kleine Elektronen genügend Energie haben, um 
diese pn-Sperre zu durchdringen und von der Basis-Schicht in die 
Leiterschicht gelangen, weil sie z.B. sehr hohe kinetische Energie 
haben? In diesen Gleichungen kommen immer Termein mit einer 
Boltzmann-Konstante und einer Temperatur vor. Liegt das dann daran, dass 
das einfache Anschauungsmodell mit dem pn-Übergang mit der 
unüberwindlichen Barriere eben in der Realtität durch diese sehr winzige 
Zahl hoch energiereicher Elektronen doch in der Lage sind, die 
pn-Schicht zu überwinden?

Autor: Joachim (Gast)
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> Liegt das dann daran, dass ...

Siehe: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Bandl%C3%BCcke#Elekt...

Die Bandlücke bei Silizium liegt ja bei etwa 1,1 V. Trotzdem gibt es 
schon bei > 0,5 V nennenswerte Ströme.

Aus dem gleichen Grund leuchten LEDs auch schon bei Spannungen, die 
kleiner als die entsprechende/umgerechnete Quantenenergie des 
emmitierten Lichtes sind.

Deshalb sind auch die https://de.wikipedia.org/wiki/Arrhenius-Gleichung 
und die https://de.wikipedia.org/wiki/Shockley-Gleichung ähnlich. Der 
e-Term drückt den temperaturabhängigen Anteil aus, der über der 
Anregungsenergie liegt.

Gruß

Autor: Joachim (Gast)
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Joachim schrieb:

> Die Bandlücke bei Silizium liegt ja bei etwa 1,1 V. Trotzdem gibt es
> schon bei > 0,5 V nennenswerte Ströme.

+e:  V -> eV

> Gruß

Autor: MaWin (Gast)
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Anfänger schrieb:
> Das passt aber irgendwie nicht zu meinem bisherigen Verständnis
> mit den aneinandergereihten zwei pn-Übergängen.

Naürlich nicht,
ein Transistor ist ja auch nicht bloss 2 Dioden in Reihe,
sondern ist quasi mehr als Summe zweier Sperrschichten.

Autor: GuB (Gast)
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Schau mal hier: 
http://www.homofaciens.de/technics-semiconductor-b...

Hier wird alles gut erklärt, mit Video und Simmulation.

Autor: Peter R. (Gast)
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Der Transistor besteht aus zwei ganz eng aneinander gebauten Dioden.

Die CB-Diode wird in Sperrichtung gepolt.

Wenn man Strom durch die benachbarte EB-Diode schickt, wird deren 
Sperrschicht mit Umgebung leitend. In  der nächsten Nähe befindet sich 
aber auch die CB-Sperrschicht und die wird dadurch leitend gemacht.

In der üblichen  Schaltung  leitet man dann gleich den Kollektorstrom 
über die Emitterdiode, sodass man an der Basis nur die Stromverluste als 
Steuerstrom liefern muss.

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