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1.2.2 Der Transistor

Als ich anfing, alte Fernseher und Radios „auszuschlachten“, machte ich mir natürlich auch Gedanken darüber, wie denn nun eigentlich ein Transistor funktioniert. Dass er Strom verstärkt, war mir schon irgendwie klar, aber aber dass er nur drei Beine hat, verwunderte mich ein wenig. Ich holte mir also ein Elektronikbuch und begann, über den Transistor zu lesen. Aber dort stand nur irgend etwas von p- und n-leitenden Zonen drin, was ich damals überhaupt nicht verstand, ich war ja erst 12.

Also schmökerte ich ein wenig weiter. In einem alten Physikbuch stieß ich dann auf ein tolles Wassermodell, was ich hier auch gern wiedergebe, weil man sich dann schön vorstellen kann, wie solch ein Transistor funktioniert.

Ein Transistor besteht aus dem Kollektor, der Basis und dem Emitter. Auf dem folgenden Bild ist einmal das Wassermodell vorgestellt. Es handelt sich um einen NPN-Typ:



Wir schließen den Pluspol über ein Lämpchen an den Kollektor an und den Minuspol direkt an den Emitter. Das ist durch unsere Trichter oben und den Auslauf unten angedeutet.
 
Auf diesem Bild ist der Transistor nicht angesteuert, er ist „gesperrt“. Man sieht, dass der Hebel oben links in Stellung „ZU“ ist und kein Wasser in die Basis fließt. Also ist auch der grüne Schieber zu und es fließt auch kein Wasser vom Kollektor zum Emitter. Der Schieber wird durch eine Feder in seiner Stellung gehalten.

Unten links ist noch einmal ein Schaltbild aufgezeichnet, wie das dann elektronisch aussieht. Der Schalter an der Basis ist offen und die Lampe leuchtet nicht, weil der Transistor gesperrt ist und keinen Strom vom Kollektor zum Emitter fließen lässt.

Im nächsten Bild stellen wir nun den Hebel in Stellung „AUF“:




Nun fließt Wasser aus dem linken Trichter auf den Hebel an der Basis. Durch den Wasserdruck wird dieser Hebel zur Seite gedrückt und zieht den grünen Schieber im Kollektor nach links. Dadurch kann nun aber sehr viel Wasser vom rechten Trichter (dem Kollektor) zum Emitter durchfließen. Der Transistor ist leitend.

Man kann auch mit dem Hebel „AUF-ZU“ oben links die Stellung des grünen Schiebers verändern, also bestimmen, wie viel Wasser durch den Kollektor fließen soll.
Unten links ist wieder das elektronische Schaltbild zu sehen. Du siehst, dass nun der Schalter geschlossen ist und ein Strom in die Basis fließt. Dadurch wird der Transistor zwischen Kollektor und Emitter leitend und die Lampe leuchtet. Du kannst auch den Strom durch die Lampe steuern, indem du den Basisstrom veränderst. Aber hier auf dem Strippenstrolch werden wir den Transistor meistens nur als Schalter einsetzen.

Transistoren gibt es in vielen verschiedenen Gehäusen, leider kann man da nicht so genau sagen, wo welcher Anschluss ist. Deshalb musst du immer vorher in ein Tabellenbuch gucken, oder die verschiedenen Elektronikkataloge und Datenblätter zu Rate ziehen, wenn du wissen willst, wo welcher Anschluss ist.

Es gibt NPN- und PNP-Transistoren, bei denen Die Polaritäten verschieden sind. Im oberen Beispiel ist ein NPN-Transistor beschrieben. Dieser Transistortyp wird meistens hier auf dem Strippenstrolch eingesetzt.

Versuch:

Nimm einfach mal die Bauteile aus deiner Bastelkiste und ein 4,5-Volt Flachbatterie und baue die Schaltung unten links in den Bildern auf. Du wirst sehen, es funktioniert !

Als Transistor kannst Du den 2N2222 nehmen, einen schnellen NPN-Transistor, der 800 mA Kollektorstrom vertragen kann. Als Lampe nimmst du ein Fahrradlämpchen.

Hier noch einmal die Anschlussbelegung des 2N2222 (NPN-Typ). Du musst von unten auf die Beinchen schauen:



Experimente:

  • Wenn alles geklappt hat, vergrößere mal den Widerstand ! du wirst sehen, obwohl du einen recht großen Widerstand vor die Basis schalten kannst, schaltet der Transistor immer noch voll durch und das Lämpchen leuchtet. Du kannst also mit einem winzigen Basisstrom einen richtig großen Kollektorstrom erzeugen.
  • Nimm ein Multimeter und miss den Strom, der in die Basis fließt und den, der in den Kollektor fließt. Das Verhältnis daraus ist die Stromverstärkung des Transistors.

Es gibt NPN und auch PNP-Transistoren.

Diese unterscheiden sich in ihrer Polariät.

Ich stelle hier auch einmal kurz das Wassermodell eines PNP-Transistors vor:




Wie Du siehst, fließt hier das "Steuerwasser" nicht in den Transistor hinein, sondern aus ihm heraus, wenn man den Schieber mit dem günen Griff betätigt.

In dieser Grafik ist der schieber geschlossen und es fließt also auch kein Wasser in den Kollektor.

==> Der PNP-Transistor ist gesperrt.

































Hier hat nun jemand den grünen Schieber betätigt und das "Steuerwasser" betätigt also die Mechnaik für den Schieber in der Emitter-Kollektor-Strecke.

Es fließt nun aus der Basis ein kleiner Strom heraus und aus dem Kolektor ein großer.

Wir sehen in diesem Bild nun auch, dass die Beispiel-LED direkt an Minus angeschlaossen ist.

Ein guter Beispieltransistor zum Basteln ist der BCY 79.


















Das Ersatzschaltbild der Transistoren sieht so aus:


Wenn du einen Transistor grob auf Funktion prüfen möchtest, so kannst Du an ihm also diese Einzeldioden mit einem Multimeter durchmessen.



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