Bipolare Transistoren sind eines der grundlegenden Bauteile der modernen Elektronik. Sie werden in einer Vielzahl von Schaltungen eingesetzt, von Verstärkern bis hin zu Schaltern. Ein wichtiger Bestandteil ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise ist der PN-Übergang, mit dem der Stromfluss gesteuert werden kann. Es lohnt sich, den Aufbau von Bipolarer Transistoren und das Prinzip des PN-Übergangs näher zu betrachten.

Was ist ein Bipolarer Transistor?

Ein Bipolarer Transistor ist ein elektronisches Halbleiterelement, das aus drei Schichten von Halbleitern mit unterschiedlichen Leitfähigkeitstypen besteht: zwei Schichten eines Typs und eine des entgegengesetzten Typs. Diese Anordnung bildet zwei PN-Übergänge. Transistoren werden je nach Anordnung der Schichten in zwei Typen unterteilt: NPN, bei denen die P-Schicht zwischen den beiden N-Schichten liegt, und PNP, bei denen die N-Schicht zwischen den beiden P-Schichten liegt. Jeder Transistor hat drei Elektroden. Die erste ist der Emitter, die Schicht, die die Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) liefert, die zweite ist die Basis, die dünne Schicht, die den Stromfluss steuert, und die dritte ist der Kollektor, die Schicht, die die Ladungsträger auffängt.

Konstruktion der PN-Übergang

Der PN-Übergang ist ein wesentlicher Bestandteil von Bipolarer Transistoren. Er wird durch die Verbindung von zwei Schichten aus Halbleitern mit unterschiedlicher Leitfähigkeit gebildet. Die P-Schicht ist ein Halbleiter, der von Löchern (Majoritätsträgern) dominiert wird, während die N-Schicht ein Halbleiter ist, der von Elektronen (Majoritätsträgern) dominiert wird. An der Grenze zwischen diesen Schichten bildet sich ein Raumladungs­zone (depletion region), in dem Elektronen mit Löchern rekombinieren. Infolge dieses Prozesses bildet sich eine Potenzialbarriere, die den freien Fluss von Ladungsträgern ohne Zufuhr von externer Energie verhindert.

Funktionsprinzip des PN-Übergangs

Der PN-Übergang in einem Transistor funktioniert durch die Steuerung des Stromflusses in Abhängigkeit von der Polarität der an die Basiselektrode angelegten Spannung. Wenn eine positive Spannung an die P-Typ-Schicht im Vergleich zur N-Typ-Schicht angelegt wird, sinkt die Potenzialbarriere. Elektronen aus der N-Typ-Schicht und Löcher aus der P-Typ-Schicht beginnen sich zu bewegen, was zu einem Stromfluss führt. Der Übergang wirkt wie ein offenes Ventil, das den Fluss von Ladungsträgern ermöglicht. Bei umgekehrter Polarität erhöht sich die Potenzialbarriere, wodurch der Fluss von Majoritätsträgern effektiv blockiert wird. Nur ein kleiner Strom, der mit Minoritätsträgern verbunden ist, kann durch den Übergang fließen.

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Der PN-Übergang ist ein wesentliches Element für den Betrieb von Bipolarer Transistoren und ermöglicht eine präzise Steuerung des Stromflusses in elektronischen Schaltungen. Bipolare Transistoren verschiedener Typen finden Sie im Angebot des MICROS Shops, der seit vielen Jahren hochwertige elektronische Bauteile liefert. Das Verständnis des Aufbaus und der Funktionsweise des PN-Übergangs ermöglicht ein besseres Verständnis der Funktionsweise nicht nur von Transistoren, sondern auch von anderen Halbleiterbauelementen, die die Grundlage der modernen Technologie bilden.