Elektronik: Dioden und Transistoren 02.07.2008, 12:14

Dioden und Transistoren (Ausschnitt)

Eine Diode ist eine Art Stromrückschlagventil. Sie lässt den Strom nur in einer Richtung durch und sperrt ihn in der anderen. Transistoren können in einem Stromkreis den Strom ein- und ausschalten oder ihn kontinuierlich zwischen diesen beiden Zuständen ändern.

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Dioden und Transistoren

Dioden 

Wir nehmen eine Batterie als Stromquelle und als Verbraucher ein Lämpchen. In einem einfachen Stromkreis wird man das Lämpchen mit einem Schalter ein- und ausschalten. Anstatt eines Ein-Aus-Schalters kann man auch eine Diode setzen. Dioden sind sehr einfache Halbleiterbauelemente.
Beim Verbinden der Elemente mit elektrischen Leitungen ist darauf zu achten, dass der auf der Diode aufgedruckte Ring zum Lämpchen hin zeigt. Ist der Stromkreis geschlossen, leuchtet das Lämpchen auf.

Diodenschaltung

Was ist eine Diode?

Diode bedeutet »zwei Elektroden«. Damit sind Anode und Kathode gemeint, die beiden Dioden-Anschlüsse. Herz der Diode ist ein Silizium-Halbleiterkristall. Im Symbol ist die Pfeilspitze die Anode, der Querstrich die Kathode. Im Schaltkreis wurde der Pluspol der Batterie mit der Pfeilspitze der Diode (der Anode) verbunden, und das Lämpchen leuchtete auf. Würden wir die Batterie umdrehren, dann läge der Minuspol der Batterie an der Anode. Ergebnis: Das Lämpchen bleibt dunkel. Weil kein Strom fließt, sagt man: Die Diode sperrt. Nach erneutem Umdrehen der Batterie leuchtet das Lämpchen wieder auf. Erkenntnis: Eine Diode ist eine Art Stromrückschlagventil. Sie lässt den Strom nur in einer Richtung durch und sperrt ihn in der anderen.

Stromrichtung

Es ist bekannt, dass der Strom physikalisch von Minus nach Plus fließt. In der Praxis, zum Beispiel beim Betrachten elektronischer Schaltungen und realer Bauelemente, wird jedoch die »technische Stromrichtung« verwendet. Man geht davon aus, dass der Strom von einem positiven zu einem negativen Spannungspotential fließt. Damit werden Schaltungen leichter verständlich.

Transistor

Was ist ein Transistor?

Wir sprechen hier von einem »normalen« Transistor, dem bipolaren Transistor.
Transistoren können ganz allgemein in einem Stromkreis den Strom ein- und ausschalten oder ihn kontinuierlich zwischen diesen beiden Zuständen ändern. Das Verhalten eines Transistors ist etwa mit dem eines Wasserhahns vergleichbar: Er lässt sich voll aufdrehen oder ganz schließen. Dazwischen fließen bei teilweisem Auf- und Zudrehen alle möglichen Wassermengen.
Auf den Transistor übertragen heißt das im ersten Fall, er fungiert als Schalter. Im zweiten Fall arbeitet er als Verstärker.
Obwohl ein Transistor sowohl schalten als auch steuern kann, werden Transistoren heute für jeweils nur eine dieser Aufgaben gefertigt. Deshalb unterscheidet der Elektroniker zwischen Schalttransistoren und Verstärkern.

Transistorschaltung

So arbeitet der Transistor

Wie die Diode arbeitet auch der Transistor mit Silizium-Halbleiterkristallen. Im Gegensatz zur Diode besteht der Transistor jedoch nicht aus zwei sondern aus drei Schichten oder Zonen. Sie sind - was hier nicht näher ausgeführt wurde - vom p- oder n-Typ und können zum Beispiel in der Reihenfolgen n - p - n angeordnet sein.

Jede dieser Zonen verfügt über einen eigenen Anschluss. Die mittlere Schicht ist die Basis B, an die Kollektor C und Emitter E (die außen liegenden Schichten) angrenzen.
Mit Hilfe eines kleinen Basisstromes wird ein großer Arbeitsstrom gesteuert. Das Verhältnis von Ausgangsstrom zum Eingangsstrom bezeichnet man als die Stromverstärkung des Transistors. Sie kann ganz grob bis zum 100-Fachen gehen.