Die Basis heißt auf Englisch 'Base' und wird in Schaltungszeichnungen mit 'B' bezeichnet, der Kollektor (=Collector) mit 'C' und der Emitter (im Englischen genau so) mit 'E'.
Der Transistor dient dazu, Ströme zu verstärken. Er allein kann jedoch dies nicht tun. Er benötigt dazu eine externe Energiequelle. Die Übersetzung aus dem Englischen: 'Transistor' bedeutet 'transfer resistor' und ist, direkt übersetzt, ein 'Übertragungs-Widerstand'. Auch dies muß noch gedeutet werden:
Ein Transistor ist ein steuerbarer Widerstand.
Dieser Widerstand ist an 2 Pins angeschlossen (Emitter und Kollektor). Er sitzt in einem Stromkreis (= 'Ausgangskreis'), der eine Energiequelle, z.B. eine Batterie, besitzen muß, die den geforderten maximalen Strom zur Verfügung stellen kann.
Ein Transistor benötigt einen Steuerstrom (= 'Eingangskreis'), mit dessen Hilfe der Strom im Ausgangskreis
gesteuert wird. Der entsprechende Pin ist die 'Basis'. Eingangskreis und Ausgangskreis sind elektrisch nicht
voneinander getrennt. Der für beide gemeinsame Pin ist der Emitter.Ein Transistor macht natürlich nur dann Sinn, wenn der Steuerstrom wesentlich kleiner ist als der Ausgangsstrom. Das Verhältnis zwischen den beiden Strömen ist eine Eigenart jedes einzelnen Transistors und wird als 'Stromverstärkung' bezeichnet (Werte etwa zwischen 50 und 500). Es kann über weite Bereiche des Kollektorstroms als konstant angesehen werden.
Kann der Ausgangsstromkreis den Strom, den der Transistor aufgrund seines Eingangsstroms einstellen würde / könnte / wollte, nicht zur Verfügung stellen, so spricht man von der 'Sättigung des Transistors'. Dieser Zustand ist in Fällen, in denen der Transistor als reiner Schalter betrieben wird, erwünscht und wird in sehr vielen Logik-Schaltbausteinen (z.B. TTL) verwendet.
In Audio-Schaltungen muß sehr auf das exakte Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsströmen geachtet werden, da es ansonsten zu störenden Verzerrungen kommt. Im Sättigungszustand ist das Verhältnis Ausgangs- zu Eingangsstrom nicht mehr gegeben; daher darf 'Sättigung' in Audio-Schaltungen niemals vorkommen.
Ein Transistor verbraucht elektrische Energie.
Wie wir schon im Abschnitt Widerstand beschrieben haben, setzt jeder Widerstand, der von einem Strom durchflossen wird, elektrische Energie in Wärmeenergie um. Dies tut auch der Transistor, d.h. er wird warm. Ein gesättigter Transistor hat einen minimalen Widerstand, und daher ist er in diesem Zustand in der Lage, relativ hohe Ströme zu schalten, ohne dabei übermäßig warm zu werden.
Transistoren werden mit Gleichspannung betrieben.
Entsprechend gibt es auch noch zwei verschiedene Transistor-Typen, pnp und npn. Im npn-Transistor fließt der Strom (von + nach -) in den Kollektor hinein und am Emitter wieder heraus; beim pnp-Transistor ist die Strom-Richtung andersherum. In Zeichnungen ist der Emitter immer mit einem kleinen Pfeil gekennzeichnet, dessen Richtung die Strom-Richtung anzeigt.
Wir haben hier rechts die beiden Transistor-Typen dargestellt. Gut zu erkennen ist der kleine Pfeil am Emitter. In
manchen Zeichnungen wird auch der Kreis, der das Gehäuse darstellen soll, weggelassen. An der Funktion
ändert sich dadurch nichts.
Beispiel einer funktionierenden Transistorschaltung:
Bei der hier links gezeigten Schaltung fließt in die Basis ein Strom von ca. 15 V / 100 kΩ = 150 µA.
Wenn die Stromverstärkung des Transistors 100 ist, dann müßte durch den Kollektor 100-mal so viel
Strom fließen, also 15 mA. Da der Kollektor-Widerstand (Kurzbezeichnung für den Widerstand, der am
Kollektor angeschlossen ist) 100 Ω groß ist, müßten wir an ihm eine Spannung von 15 mA
× 100 Ω = 1,5 V messen.Messen wir aber stattdessen 3 Volt, dann fließen ganz offensichtlich 30 mA, was dann darauf schließen läßt, daß der Transistor eine Stromverstärkung von 200 hat. Auf diese Weise könnte man ein Testgerät bauen, mit dem man die Stromverstärkung von Transistoren messen könnte.
Dazu noch ein Hinweis: ein Transistor besteht in seinem Eingangskreis aus einer Diode, so daß zwischen Basis und Emitter ständig eine Spannung von ca. 0,7 Volt vorhanden ist. Dies muß bei der Einstellung des Basisstroms berücksichtigt werden.
Für weitere Fragen stehen gern zur Verfügung:
- der MEC; Besichtigung und Fachsimpelei z.B. an unseren "Club-Abenden"
- der Autor: Hans Peter Kastner