Verstärken Transistoren wirklich den Strom?
Hi ich dachte immer, dass Transistoren, wenn sie in einen Stromkreis eingebaut sind, den Strom dort verstärken, aber jetzt habe ich gerade ein Video zu Transistoren geschaut und so wie ich das verstanden habe, können Transistoren die Stromstärke eigentlich nur vermindern. Stimmt das?
Also wenn sie eingebaut sind, gibt es ja einen zweiten Stromkreis und wenn da der Strom "maximal" ist (ca. 1mA), dann ist auch der Strom in dem eigentlichen Stromkreis maximal (z.B. 100kA), aber der Strom wäre doch genauso groß, wenn der Transistor nicht da wäre?
LG
-Eva
5 Antworten
In Kürze: Der Transistor wirkt im Prinzip wie ein Ventil.
Hier ist es die Spannung zwischen Basis und Emitter, welche die Durchlässigkeit der Sperrschicht zwischen Emitter- und Kollektor-Bereich verändert (beeinflusst) und somit die Größe des Stromes - getrieben von der zwischen Kollektor und Emitter angelegten äußeren Spannung - zwischen Emitter und Kollektor bestimmt (steuert).
Dabei fließt zwar auch ein sehr kleiner Basis-Strom (quasi als Nebeneffekt), der aber keinerlei Steuerwirkung hat (Fehlinterpretation der Gleichung Ic=B*Ib).
Also: Der Transistor"verstärkt" keinen Strom - er steuert nur die Größe des durch ihn fließenden Stromes.
Der Transistor 'regelt' den Strom!
Natl. gibt es einen Stromkreis, mit einer maximalen Stromstärke, BIS zu dem geregelt werden kann. Ein Bauteil kann nicht aus dem 'Nichts' den Strom verstärken, weil das ja dem EnergieErhaltungsSatz widersprechen würde!
Um die Stromstärke in einem Stromkreis zu erhöhen, muss ich die angelegte Spannung erhöhen oder den Widerstand reduzieren. Dabei ist ein Transistor so hilfreich wie ein Kochlöffel.
"Transistoren, wenn sie in einen Stromkreis eingebaut sind, ......"
In einem einzigen Stromkreis allein kann kein Transistor wirksam werden. Was soll hier "der eine Stromkreis" sein, und in welchem Stromkreis soll unter welchen Bedingungen in welchem Moment "ein Strom" gemessen werden?
Beim Transistor werden entsprechend der Spannungsschwankungen des Steuerkreises die Stromstärke-Schwankungen des Lastkreises gesteuert. Wenn hier etwas verstärkt wird, dann sind das Signale, wie z.B. Ton- oder Video-Signale. Der Transistor kann daneben auch als schlichter Schalter fungieren.
Der Transistor ist im Kern (dem Wort nach) ein regelbarer Widerstand. D.h. die Steuergröße beeinflußt den Widerstand. Also ja, der Transistor senkt je nach Eingangsgröße den Stromfluß.
Die 'Verstärkung' ist letztlich die Relation zwischen beiden Kreisen, weil ich mit eienr sehr kleinen Steuergröße den Fluß im Lastkreis steuern kann.
Transistoren können mit einem geringen Basisstrom einen z. B. 100-fach größeren Kollektorstrom steuern: Fließt ein Basisstrom von z. B. 1mA dann fließt ein sagen wir Kollektorstrom von 100mA. Bei 2mA Basisstrom wären das 200mA Kollektorstrom. Mals ganz vereinfacht gesagt.
Transistoren können also mit einem Basisstrom den Kollektorstrom steuern, den Faktor Basisstrom zu Kollektorstrom nennt man Stromverstärkung, hier wäre er 100.
Hatten wir das nicht schon mal? 😎
Was wenn ich die Basis mit einem regelbaren Stromkonstanter steuere? An der Basisdiode stehen Spannung und Strom natürlich in einem festen Verhältnis. Beim FET fließt idealerweise kein Strom.
Klar hatten wir das schon mal - soll man deswegen aber eine falsche Darstellung nicht trotzdem korrigieren dürfen? Bei der sog. "Stromsteuerung" passiert doch weiter nichts, als dass es einen Spannungsteiler gibt aus Quellen-Innenwiderstand und B-E-Strecke, an der dann die Spannung Vbe entsteht. Am Steuer-Mechanismus des Transistors ändert das doch nichts.
Na, stimmt es aber nicht, dass es letztlich der Strom ist, der in der dünnen "Basisschicht" direkt den Kollektorstrom steuert? Ganz im Gegensatz zum FET etwa? Die Spannung erzeugt den eigentlich steuernden Strom im NPN/PNP-Gefüge.
Bei FETs ist es nicht der Strom, es fließt idealerweise gar kein Strom, von den kapazitiven Umladevorgängen.
Vielleicht kann man's ja so sagen: Transistoren werden durch den Strom durch die Basis-Emitter-Diode gesteuert, der sich durch die Diodentypische U/I-Durchlasskennlinie ergibt durch die jeweilige Spannung an der Basis-Emitterdiode. ;-)
Klar, aber ohne Strom geht da nichts. Wie würdest Du das bei Fototransistoren sehen, die keinen Basisanschluss haben? Erzeugen da die einfallenden Photonen nicht einen Strom?
Photonen bewegen Elektronen, die aufgrund der Sperrschicht dann auf einer Seite bleiben. Hat also hier nicht erst der Strom die Spannung erzeugt?
Gegenfrage: Wo käme denn die Spannung her?
Schon Tante Wiki sieht's anders:
https://de.wikipedia.org/wiki/Photodiode
Treffen Photonen ausreichender Energie auf das Material der Diode, so werden Ladungsträger (Elektron-Loch-Paare) erzeugt. In der Raumladungszone driften die Ladungsträger schnell entgegen der Diffusionsspannung in die gleichartig dotierten Zonen und führen zu einem Strom. Außerhalb der Raumladungszone erzeugte Ladungsträger können auch zum Strom beitragen. Sie müssen aber erst per Diffusion bis zur Raumladungszone gelangen. Dabei geht ein Teil durch Rekombination verloren und es entsteht eine kleine Verzögerung.[6] Ohne externe Verbindung der Anschlüsse entsteht an diesen eine messbare Spannung gleicher Polarität wie die Durchflussspannung (Sättigung). Sind die Anschlüsse miteinander elektrisch verbunden oder befinden sie sich an einer Spannung in Sperrrichtung der Diode, fließt ein Photostrom, der proportional zum Lichteinfall ist.
Eine Fotodiode total im Dunkeln gibt keine Spannung ab, vom Rauschen abgesehen. Die Reihenschaltung ist nötig, weil die Elektronen-, Löcher-Verschiebung durch den PN-Übergang begrenzt ist.
Vielleicht sollten wir es dabei belassen, ich verstehe Deine Sichtweise schon, kann sie so aber nach wie vor nicht nachvollziehen.
Feldeffekttransitoren werden wie der Name schon sagt durch elektr. Feld gesteuert, "übliche" Transistoren durch den Basisstrom, der natürlich zwangsläufig durch die Diodenkennlinie direkt mit der Spannung gekoppelt ist. In den Sperrschichten sind es aber Elektronen bzw.. "Löcher", die sich bewegen.
Ich würde Dir sofort folgen, wenn Du auch nur einen einzigen nachvollziehbaren Nachweis für die Stromsteuerung des Transistors nennen könntest. Wieso glaubst Du so etwas ohne jeglichen Beweis? Ich kann Dir für Spannungststeuerung mindestens 10 Nachweise (theoretisch oder auch messtechnisch) nennen - unabhängig von international anerkannten Kapazitäten und GUTER Fachlitereatur (nicht wikipedia).
Na dann nenne mir doch 10 Nachweise. Warum ist der Unterschied zw. FET und Transistor denn nur so schwer zu verstehen? Wirklich erklären tust Du's nie mit eigenen Worten.
Auch beim Fototransistor bzw. Fotodiode vermisse ich erklärende Stellungnahmen Deinerseits.
Dass Spannung und Strom an der Basisdiode zusammenhängen ist logisch und selbstverständlich. Aber eine Spannungsquelle an der Basis, die max. 1nA abgeben kann, wird gar nichts bewirken, im Gegensatz zum FET. Die Spannung wird zusammenbrechen. Es ist ein Basisstrom unabdingbar, damit die Sperrschichtaktivitäten funktionieren können.
Erkläre mir doch in wenigen Worten, wie das ohne Strom funktionieren soll.
Ich kann hier doch nicht das Transistorprinzip im Detail erklären. Ist auch nicht nötig - schau in das deutschsprachige Standardwerk (mehr als 10 Auflagen) von Tietze-Schenk. Ich begreife nicht, wie jemand, der die Funktionsweise des pn-Übergangs verstanden hat, plötzlich beim gleichen Prinzip des Transistors meint, der Strom sei die steuernde Größe. Purer Glaube, der irgendwann sich festgesetzt hat. Zum letzten Satz: Sprach ich irgendwo von "ohne Strom"? Natürlich fließt ein Basisstrom - lies Dir doch einfach meinen allerersten Kommentar noch mal durch.
Der BJT ist viel einfacher zu erklären als der FET: Die Spannung Ube beeinflusst die "Durchlässigeit" der Sperrschicht. Wie bei der Diode. Über der Sperrschicht liegt die intern erzeugte Diffusionsspannung (als Strom-Barriere), die durch die extern angelegte Spannung Ube zunehmend kompensiert wird. So einfach ist das!
Zur Photodiode: Was in wiki steht, ist korrekt. Der in der 4.Zeile Deines Zitats erwähnte Strom ist der sog. "Diffusionsstrom" (Ergebnis der Diff.Spannung), den man aber nicht verwechseln darf mit dem im geschlossenen Stromkreis fließenden Strom, der von der erzeugten Photospannung getrieben wird (bei wiki: "Durchfluss-Spannung).
Ich weiß, dass es so - leider - immer noch in manchen Büchern (vor allem in ominösen Internet-Artikeln) steht. Es stimmt aber nicht. Man muss sich doch bloß an die Diode erinnern, welche ja auch einen pn-Übergang als Hauptmerkmal besitzt: Spannung steuert Strom.
Beim Transistor ist es die Spannung Ube, welche den Koll.-Strom Ic steuert und bestimmt. Es stimmt zwar, dass dabei ein Basisstrom fließt, der in etwa in einem festen vVerhältnis zum Koll.-Strom steht (Ib=Ic/B), der aber natürlich keine Steuerwirkung hat.