T r a n s i s t o r e n

1. T r a n s i s t o r e n Kompaktlabor 2004 Daniel Jänicke

2. Der Transistor • Transistor allgemein • Geschichte des Transistors • Varianten von Transistoren • Der bipolare Transistor • Der unipolare Transistor • Der Thyristor

3. Transistoren? • verwendet zum Schalten und Verstärken • besteht aus dotierten Halbleiterschichten Bislang hergestellte Gesamtstückzahl: 000 000 000 000 000 000 5 Bislang kleinster Transistor in Meter: 3 000 0 000 0,

4. Geschichte der Transistoren • 1948 patentiert durch Shockley, Bardeen und Brattain • 50er Jahren Wettlauf zwischen Röhre und Transistor • Zuerst Germanium-Transistoren in Glasröhrchen Der erste Transistor

5. Varianten von Transistoren • bipolare Varianten • Fototransistor • Darlington Transistor • HBT / HJBT - Heterojunction Bipolartransistor • IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor • unipolare Varianten • JFET - Sperrschicht Feldeffekttransistor • MOSFET - Metall-Oxid-Feldeffekttransistor • MISFET - Schottky-Feldeffekttransistor • HEMT - High Electron Mobility Transistor • ISFET - Ionen-Sensitiver Feldeffekttransistor

6. Bipolartransistor • besteht aus drei dünnen Halbleiterschichten (npn oder pnp) • kleiner Strom durch BE bewirkt großen Strom durch CE • ist stromgesteuert und hat geringe Eingangsimpendanz • zumeist in Verstärkerschaltungen genutzt

7. Fototransistor • ähnlich dem Bipolartransistor, nur Ansteuerung mit Licht • schaltet Verbraucher, durch Verstärkung des Fotostroms • Anwendung durch Lichtschtranken und Optokopplern

8. Darlington-Transistor • besteht aus 2 kombinierten Bipolartransistoren • Vorteil: gleicher Platz – höhere Stromverstärkung • Nachteile: doppelte Basis-Emitter-Spannung

9. Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) • 1984 durch Siemens und Harris entwickelt • kleiner Eingangswiderstand, fast leistungslose Ansteuerung • besonders gut als Leistungsschalter (bis 3000 A)

10. unipolare Transistoren (FETs) • aktive, nichtlineare Halbleiterbauelemente mit 3 Anschlüssen • FETs sind spannungsgesteuert • Es gibt Anreicherungs- und Verarmungs-FETs

11. Sperrschicht Feldeffekttransistor (JFET) • Gatespannung steuert Strom durch den Kanal • großer Eingangswiderstand, dadurch leistungsarme Steuerung • Anwendung in Verstärkern, Analogschalter, Oszillatoren • Nicht für hochfrequente Anwendungen geeignet

12. Metall-Oxid-Feldeffekttransistor (MOSFET) • Gate ist elektrisch isoliert vom Leitungskanal • Leitfähigkeit wird stromlos gesteuert • einfache Herstellung, für integrierte Schaltungen • schlecht für hochfrequente Anwendungen

13. High Electron Mobility Transistor (HEMT) • ähnlich dem MOSFET, besteht aus verschiedenen Halbleitern • oft aus Aluminium-Gallium-Arsenid und Gallium-Arsenid • Elektronengas zwischen Grenze dient als leitfähiger Kanal • hohe Elektronenbeweglichkeit • sehr gut für Hochfrequenzanwendungen nutzbar

14. Ion-Selective Feldeffekttransistor (ISFET) • Ionensensitive Schicht, statt metallisches Gate • Ionenanzahl in Flüssigkeit steuert den Kanal • roboste Bauweise und sehr präzise • für medizinischen Bereich entwickelt • Einsatz auch in Industrie und Laboren

15. Der Thyristor • konsequente Erweiterung mit mehreren Schichten (pnpn) • im Grundzustand in beide Richtungen sperrend • stellt eine steuerbare Diode da • zünden durch Strominjektion am Gate (eine Richtung leitend) • löschen durch Abschalten der Spannung • Für große Sröme, aber Grenzfrequenz von 200 Hz • elektr. Motoren, Lichtsteuerung, Hochspannungs-DC-Übertrager • zum Teil schon wieder durch IGBTs verdrängt