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Hut Ist ein Transistor?

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Abbildung 1: Transistorgehäuse in der Reihenfolge von oben nach unten: TO-3, TO-126, TO-92 und SOT-23 (Foto von Transisto)

Eine weitere wichtige elektronische Komponente, die in Aufzügen verwendet wird, wird detailliert beschrieben.

Wie Dioden sind Transistoren wichtige Akteure im Bereich der Elektronik, insbesondere in Aufzugssteuerungen und frequenzvariablen Antrieben (VFDs), die über eine umfangreiche Bedienerschnittstelle verfügen. Ebenso wie Dioden ist der Transistor-Halbleitermechanismus insofern sehr einfach, als er die Anziehung und Abstoßung von Ladungsträgern durch die an die Anschlüsse der Vorrichtung angelegten Vorspannungen beinhaltet. Die Elektronen und Löcher wandern zu den Halbleiterübergängen hin oder von diesen weg, wodurch höhere Stromflüsse zwischen verschiedenen Anschlüssen und Masse reguliert werden.

Lernziele

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, sollten Sie Folgendes erfahren haben:
♦ Funktionsweise von Transistoren durch Anziehen und Abstoßen von Ladungsträgern
♦ Die Wirkung der Dotierung auf kristallines Silizium
♦ Warum das Dopingverfahren verwendet wird
♦ Wie Basis, Kollektor und Emitter in elektronischen Schaltungen verbunden sind
♦ Umgang mit Transistoren

Der entscheidende Unterschied zwischen Dioden und Transistoren besteht darin, dass in der Diode zwei Schichten (N- und P-Silizium, mit einem einzigen Übergang dazwischen) vorhanden sind, in denen die Halbleiterwirkung stattfindet. Dieser Artikel geht davon aus, dass der Leser den Artikel des Autors „Was ist eine Diode?“ bereits verstanden hat. (ELEVATOR WORLD, August 2014) oder versteht, wie diese Geräte auf subatomarer Ebene und in elektrischen Schaltkreisen funktionieren. Im Vergleich zu Dioden sind Transistoren etwas komplexer, da sie über drei Halbleiterschichten mit zwei Übergängen verfügen. Die Materialien (N- und P-Silizium) werden im Wesentlichen wie bei Dioden durch einen als Dotierung bezeichneten Prozess erzeugt. Kristallines Silizium ist nicht elektrisch leitfähig. (Andere halbleitende Materialien wurden verwendet, aber heute wählt man normalerweise Silizium.) Wenn es jedoch Spuren bestimmter anderer Elemente ausgesetzt ist, wird das kristalline Silizium zu einem Halbleiter. Dies bedeutet nicht, dass es einen festen Widerstand hat, der irgendwo zwischen einem Isolator wie Glas und einem Leiter wie Kupfer liegt. Im Gegenteil bedeutet dies, dass das kristalline Silizium unter bestimmten Bedingungen leitet und unter anderen Bedingungen nicht.

All dem liegt zugrunde, dass Silizium mit der Ordnungszahl 14 aus einem Kern besteht, in dessen Valenzschale vier Elektronen kreisen. (Die Anzahl der Elektronen in der Valenzschale eines jeden Elements erklärt seine physikalischen Eigenschaften und die Art und Weise, wie es mit anderen Atomen in der Nähe wechselwirkt.) Atome können Valenzelektronen mit benachbarten Atomen teilen. Da es vier Elektronen in seiner Valenzschale hat, nimmt reines Silizium gerne die Form eines Kristallgitters an, in dem sich jedes Atom Elektronen teilt und daher fest mit vier benachbarten Siliziumatomen verbunden ist. Das kristalline Silizium ist sehr stabil und elektrisch ein Isolator.

Wenn das kristalline Silizium mit Phosphor oder Arsen dotiert wird (keine Sorge, die Menge ist verschwindend gering), von denen jedes fünf Elektronen in seiner äußeren Hülle hat, ändert sich die Situation schlagartig. Für jedes dotierte Siliziumatom gibt es dann ein freies Elektron. Die überschüssigen freien Elektronen wandern in den Räumen zwischen den Siliziumatomen und werden als „Ladungsträger“ bezeichnet. Kristallines Silizium, das mit Phosphor oder Arsen dotiert ist und somit freie Elektronen aufweist, ist Silizium vom N-Typ. Es ist kein Isolator mehr, sondern kann aufgrund des Vorhandenseins von Ladungsträgern einen elektrischen Strom leiten.

Auch wenn die Transistoranschlüsse nicht beschriftet sind, ist es möglich, diese zu identifizieren und den Transistortyp anhand der Pfeilspitze zu ermitteln.

In einem spiegelbildlichen Prozess, der die Polaritäten umkehrt, kann kristallines Silizium dotiert werden, indem es (so dass winzige Mengen absorbiert werden) Bor oder Gallium ausgesetzt werden, die beide drei Elektronen in der äußeren Schale haben. Dieser Prozess erzeugt einen Elektronenmangel im Raum zwischen den Siliziumatomen. Diese leeren Stellen werden „Löcher“ genannt und können als positiv geladene Teilchen mit vernachlässigbarer Masse betrachtet werden, wie Protonen, die eine positive Polarität haben, aber viel massereicher sind. Ob diese Löcher tatsächlich als Teilchen existieren oder eher begrifflichen Entitäten ähneln, können wir den Metaphysikern überlassen. Tatsache ist, dass sie als Ladungsträger wirksam und für den Halbleiterbetrieb notwendig sind.

Mit Bor oder Gallium dotiertes kristallines Silizium wird zu P-Silizium. Wir haben im vorherigen Artikel über Dioden gesehen, dass miteinander verbundenes N- und P-Silizium einen Übergang bilden. Mit an den fernen Enden angebrachten Leitungen bilden sie ein nützliches Gerät, das je nach Vorspannung leitet oder nicht leitet.

Transistoren nutzen auch die halbleitenden Eigenschaften von kristallinem Silizium vom N- und P-Typ. Bipolartransistoren wurden heute weitgehend durch Feldeffekttransistoren (FETs) und schließlich durch den allgegenwärtigen Metalloxid-Halbleiter-FET (MOSFET) mit viel höheren Eingangsimpedanzen verdrängt. Nichtsdestotrotz gibt es viele Bipolartransistoren in älteren Geräten sowie in modernen Anwendungen. In diesem Artikel bleiben wir bei Bipolartransistoren, da sie einfacher sind und einen guten Hintergrund zum Verständnis der exotischeren Varianten bieten.

Wie oben erwähnt, bestehen Transistoren aus drei Halbleiterschichten, einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor. Diese Begriffe sind nicht zu ernst zu nehmen, denn die „Basis“ ist keine Basis, der „Emitter“ emittiert nichts und der „Sammler“ sammelt nichts. Dennoch ist das die Terminologie, und sie ist ziemlich anschaulich.

An jeder Schicht ist eine Leitung angebracht, so dass der Transistor mit anderen Komponenten wie Widerständen, Kondensatoren und Spulen verdrahtet werden kann, um eine Schaltung zu bilden. Die drei Halbleiter werden gebondet, immer mit der Basis in der Mitte und Emitter und Kollektor auf beiden Seiten. Aber folgern Sie nicht, dass die mittlere Ableitung zur Basis führt, da dies nicht immer der Fall ist. Da es drei Schichten gibt, gibt es zwei Verbindungen. Die Basis hat zwei Übergänge, und der Emitter und der Kollektor haben jeweils einen einzigen Übergang, den sie mit der Basis teilen. Der Emitter und der Kollektor haben keine gemeinsame Verbindung und sind nicht elektrisch verbunden, außer durch die Basis und in einigen Konfigurationen durch eine externe Schaltung.

Jeder dieser Halbleiter kann Silizium vom P- oder N-Typ sein. Emitter und Kollektor sind immer vom gleichen Typ, die Basis vom anderen Typ. Dementsprechend können Transistoren entweder PNP oder NPN sein. Die PNP-Version hat eine N-Typ-Siliziumbasis mit Emitter und Kollektor aus P-Typ-Silizium. „NPN“ bezeichnet eine Basis vom P-Typ und einen Kollektor und Emitter vom N-Typ. Die beiden Übergänge können wie der einzelne Übergang einer Diode in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung vorgespannt sein und leiten daher oder nicht. In den meisten Schaltungen können NPN- und PNP-Transistoren vertauscht werden, aber alle Polaritäten (einschließlich der von der Stromversorgung bereitgestellten) werden umgekehrt.

Ein Schaltplan eines Transistors besteht aus einem Kreis mit einem gezeigten internen Halbleiter, einschließlich Leitungen, die Schaltungsverbindungen ermöglichen. Die Basis ähnelt einer flachen Platte wie die Kathode einer Diode. Kollektor und Emitter sind Linien, die schräg mit der Basis verbunden sind. Konventionell ist die Basis links, der Kollektor oben und der Emitter unten dargestellt, dies kann jedoch je nach Schaltplan abweichen.

Basis, Kollektor und Emitter können im Schaltplan beschriftet sein, aber nicht immer. Emitter und Kollektor können Sie immer unterscheiden, denn die Winkellinie mit der Pfeilspitze ist immer der Emitter. Wenn der Pfeil nach innen zur Basis zeigt, ist der Transistor außerdem PNP, und wenn er nach außen zeigt, ist der Transistor NPN. Zusammenfassend ist es möglich, auch wenn die Transistoranschlüsse nicht beschriftet sind, diese zu identifizieren und den Transistortyp zu bestimmen, indem Sie auf die Pfeilspitze schauen.

Transistoren haben drei Leitungen. Mit einer gemeinsamen Leitung sind zwei Zweileiterschaltungen möglich, und so werden Transistoren konfiguriert. Der Emitter ist normalerweise der gemeinsame Anschluss. In diesem Modus ist der Basis-Emitter der Eingang und der Kollektor-Emitter der Ausgang. Kleine Eingangsänderungen führen zu identischen Ausgangsänderungen, jedoch auf einem viel höheren Leistungsniveau. Dieser hochgestufte Ausgang erhält seine elektrische Energie aus dem Netzteil, es geht also nicht um kostenlosen Strom. Dennoch macht das Input/Output-Verhältnis die Geräte in vielen Arten von elektronischen Geräten äußerst nützlich.

Als Verstärker kann der Transistor ein an den Eingangsklemmen anliegendes Eingangssignal verstärken, so dass an den Ausgangsklemmen eine verstärkte Version erscheint. Das Verhältnis von Basis-Emitter-Strom zu Kollektor-Emitter-Strom wird als „Verstärkung“ bezeichnet. Der Ausgang einer Transistorstufe kann mit dem Eingang einer nachfolgenden Stufe gekoppelt werden, um eine größere Verstärkung zu erreichen. Mehrere Stufen können kaskadiert werden, sodass das von der Antenne aufgenommene sehr schwache Signal ausreichend verstärkt werden kann, um große Lautsprecher, Video- oder andere Geräte anzusteuern. Transistoren mit niedriger Verstärkung haben eine Verstärkung von etwa 30. Ein Transistor mit hoher Verstärkung kann 800 oder mehr erreichen.

Wenn der Input erhöht wird, steigt auch der Output linear an. Ab einem bestimmten Punkt ist der Transistor (zusammen mit seiner Stromversorgung) jedoch nicht mehr in der Lage, weiter zu verstärken und wird als „gesättigt“ bezeichnet. (Dies ist vergleichbar mit der Sättigung einer Induktivität, wie einer Transformatorwicklung, und kein weiterer Anstieg des elektrischen Stroms erhöht den magnetischen Fluss.) Die Sättigung ist in einem Verstärker nicht gut. Der Ausgangswellenform fehlen ihre Spitzenpegel, mit einer flachen Linie am Sättigungspunkt. Dieser Zustand wird als „Clipping“ bezeichnet und manifestiert sich als unangenehme Brummkomponente in einer Audioausgabe.

Neben der Verstärkung können Transistoren für andere Zwecke entworfen und konfiguriert werden. Eine Hauptverwendung ist als Oszillator, der eine Sinuswelle oder eine andere Wellenform jeder gewünschten Frequenz erzeugen kann. Dies würde für eine Vielzahl von Anwendungen gelten:

  • Bei elektronischen Geräten, die einen akustischen Signalton enthalten, wie z. B. ein Telefon, ein Videospiel oder ein Feueralarmsystem, wird dieses Signal in einer Oszillatorschaltung erzeugt.
  • Ein Signalgenerator erzeugt eine Reihe von Frequenzen und Wellenformen, die Techniker zum Zwecke der Signalverfolgung und -anzeige (mit einem Oszilloskop) in jeder Phase in defekte Geräte einspeisen, bis der Fehler lokalisiert ist.
  • Taktsignale, die Computer und Quarzuhren regeln, werden von Oszillatoren erzeugt.
  • Praktisch alle Radio- und Fernsehempfänger sind Superheterodyne. Sie senken das von der Antenne aufgenommene Hochfrequenzsignal (HF) auf eine handhabbarere Zwischenfrequenz (ZF) und niedrigere Frequenzen für aufeinanderfolgende Verstärkungsstufen. Sie tun dies, indem sie das höherfrequente Signal mit einem vom Oszillator erzeugten Signal mischen, so dass ein Summen- und Differenzschwebungssignal synthetisiert wird. Das gewünschte niederfrequente Signal wird über einen einfachen Spulen-Kondensator-Schwingkreis ausgewählt. Wurde in den Anfangsjahren des Rundfunks die Sinuswelle im Sender erzeugt und zusammen mit dem Programmsignal gesendet, wird der Ton heute lokal im Empfänger erzeugt. In einem Empfänger alten Stils bestand der variable Kondensator (der auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt war) aus zwei Geräten, die auf einer gemeinsamen Welle verbunden waren. Dies war so, dass beim Erwerb verschiedener Stationen für jeden eine andere Oszillatorfrequenz vorhanden war, so dass eine einzige ZF für das gesamte Rundfunkband synthetisiert werden konnte.
  • Ein VFD, der verwendet wird, um die Geschwindigkeitssteuerung eines Wechselstrommotors (wie der in einem Aufzugsantrieb) bereitzustellen, tut dies durch Bereitstellung geeigneter Frequenzen in der Leistung, die den Motor speist. Diese Frequenzen werden vom Wechselrichterteil des VFD geliefert.

Mit dem Ohmmeter kann man sich auf Go/No-Go-Basis ein gutes Bild vom Zustand des Transistors machen.

Die Haupttypen elektronischer Oszillatoren sind der lineare und der nichtlineare (Relaxations-)Oszillator. Ein linearer Oszillator erzeugt eine reine Sinuswelle. Er besteht aus einem als Verstärker konfigurierten Transistor mit Rückkopplungsschleife, dh der Ausgang ist wieder mit dem Eingang verbunden. Beim ersten Einschalten wird jedes kleine Rauschen, das durch atomare Bewegung in der Schaltung oder innerhalb des Halbleiters erzeugt wird, verstärkt und durch den Eingang zurückgeleitet, so dass eine kontinuierliche Verstärkung und Filterung den gewünschten Ton erzeugt.

Transistoren werden in digitalen Schaltungen absichtlich im gesättigten Modus betrieben, im Gegensatz zu den zuvor besprochenen analogen Schaltungen. Sie werden im digitalen (Schalt-)Modus in Hochleistungsanwendungen, wie dem Schalten von Netzteilen, und in Niedrigleistungsmodi, wie z. B. Logikgattern, verwendet. In beiden Ausführungen ist der Transistor als Schalter ausgeführt. Es ähnelt einem Lichtschalter (kein Dimmer) insofern, als er entweder ein- oder ausgeschaltet sein kann, aber nicht dazwischen. Im Cutoff-Modus ist der Ausgang ausgeschaltet, was der digitalen Zahl Null und dem logischen Zustand „FALSE“ entspricht. Im gesättigten Modus ist der Ausgang eingeschaltet, und dies entspricht der digitalen Nummer eins und dem logischen Zustand „TRUE“.

Ein lineares Netzteil, wie wir im Artikel über Dioden gesehen haben, wandelt Wechselstrom in Gleichstrom mit niedrigerer Spannung um, der in elektronischen Geräten verwendet wird, um die aktiven Komponenten vorzuspannen. Es erfüllt diese Aufgabe, indem es eine einzelne Leistungsdiode in Reihe mit einer Eingangsleitung (Einweggleichrichter) oder durch den Einsatz von vier Leistungsdioden in einer Diamantkonfiguration (Vollwellenbrückengleichrichter) schaltet. Beide Anordnungen sind einfach und ziemlich zuverlässig, wenn man bedenkt, dass die Stromversorgung der Ort ist, an dem der gesamte Systemstrom fließt. Der Nachteil ist, dass eine beträchtliche Menge Energie verschwendet wird, wenn sie als Wärme abgeführt wird. Dies liegt daran, dass das Gerät während eines großen Teils des Wechselstromzyklus weder ausgeschaltet (offen) noch eingeschaltet ist (den gesamten Strom leitend); es ist irgendwo dazwischen. Auch hier ist das Ohmsche Gesetzrad relevant. Leistungs- oder Wärmeverlust ist proportional zu I2 XR, Strom quadriert mal Widerstand. Wenn der Gleichrichter vollständig eingeschaltet ist, ist R = 0, und wenn er vollständig ausgeschaltet ist, ist I = 0. In jedem dieser Fälle ist die als Wärme abgegebene Leistung 0.

Das Schaltnetzteil erfüllt diese Bedingung, da es die Sinuswelle mit sehr schnellen Anstiegs- und Abfallzeiten in eine Rechteckwelle umwandelt, was zu minimalem Wärmeverlust führt. Aus diesem Grund können Komponenten und die Gesamtvorrichtung verkleinert werden, wodurch Kosten und Platzbedarf reduziert werden. Es gibt jedoch einige Kompromisse. Erstens sind Schaltnetzteile komplizierter und schwieriger zu diagnostizieren und zu warten. Darüber hinaus können die Hochgeschwindigkeitsübergänge schädliche Oberwellen und HF-Störungen in nahe gelegenen Geräten erzeugen. Wenn sich viele dieser Einheiten in einer Einrichtung befinden, können sie außerdem zu einem schlechten Leistungsfaktor beitragen. Jeder dieser Nachteile kann durch die Installation einer Abschirmung, eine umsichtige Platzierung und Isolierung von anderen Leitern und den Anschluss an Leistungsfaktor-Korrekturkondensatoren gemildert werden.

Trotz dieser Nachteile gab es eine starke Entwicklung weg von linearen und hin zu Schaltnetzteilen, und dies wird sich wahrscheinlich fortsetzen. Bei einem Schaltnetzteil wird die Spannungsregelung durch Variieren der relativen Ein- und Ausschaltzeiten erreicht. Der Ein-/Ausschaltvorgang wird von einem oder mehreren Leistungstransistoren ausgeführt, die abwechselnd unterhalb des Cutoff- und oberhalb des Sättigungspegels betrieben werden.

Ein Aufwärtswandler besteht aus einer Induktivität und einer Diode in Reihe zwischen Versorgung und Last. Der Schalttransistor ist parallel zu Versorgung und Last nach der Induktivität, aber vor der Diode geschaltet. Wenn es ausgeschaltet ist, ist es unsichtbar, und wenn es eingeschaltet ist, überbrückt es die Diode und die Last, aber nicht die Induktivität. Der Induktor reagiert auf Stromänderungen in der Schaltung, indem er eine Gegenspannung induziert, die unter offenen Schalterbedingungen zur Stromquellenspannung addiert wird. Alternativ kann ein Kondensator in Reihenschaltung verwendet werden, wodurch eine Ausgangsspannung erzeugt wird, die höher ist als die DC-Eingangsspannung. In beiden Fällen ist der Schalter ein Leistungstransistor geeigneter Leistung.

Zu den Fehlerarten gehören kurzgeschlossene oder offene Induktivitäten, Kondensatoren, Dioden, Transistoren, Transformatoren oder Leitungen (einschließlich Abschlüssen). Wie immer kann dieses Gerät gefährliche gespeicherte Spannungen enthalten, die lange bestehen bleiben können, nachdem die Stromquelle getrennt und gesperrt wurde. Testen oder warten Sie dieses Gerät nicht, es sei denn, Sie kennen die Gefahren und können es sicher von allen Stromquellen trennen und die gespeicherte Spannung entladen. Ein Bleeder-Widerstand übernimmt diese Aufgabe automatisch, aber es sollte nichts angenommen werden, da das Gerät möglicherweise nicht richtig angeschlossen oder geöffnet ist.

Ein Transistor kann mit dem Multimeter im Ohm-Modus, dem Multimeter im Dioden- oder Transistor-Testmodus, einem In-Circuit-Transistortester, einem Servicetyp-Transistortester oder einem Laborstandard-Transistortester getestet werden. All dies legt nach Bedarf eine Vorspannung auf. Der Diensttyptester misst den Beta-(Vorwärts-)Gewinn. Es misst auch Basis-Kollektor-Leckströme ohne Spannung an der Basis. Einige Instrumente identifizieren Basis-, Emitter- und Kollektorleitungen. Der Transistoranalysator nach Laborstandard legt Vorspannung und Signal an und liest den Ausgang.

Ein Ohmmeter kann verwendet werden, um einen Transistor zu überprüfen, da die Stromversorgung des Messgeräts (die den Strom für die Widerstandsmessung liefern soll) zum Vorspannen eines Halbleiters geeignet ist. Zur Durchführung des Tests muss die Polarität der Ohmmeter-Sonden bekannt sein. Die meisten Hersteller polarisieren die Sonden so, dass Schwarz beim Einstecken in die mit common gekennzeichnete Buchse negativ ist. Dies ist jedoch nicht universell, daher ist das beste Verfahren, die Polarität mit einer bekannt guten Diode zu überprüfen, deren Kathode mit einem einzigen Band markiert ist. Anschließend können die Sonden dauerhaft beschriftet werden.

Man kann sich einen Transistor als zwei Dioden vorstellen, bei denen die beiden Anoden (die NPN darstellen) oder die beiden Kathoden (die PNP darstellen) verbunden sind. Dieser Anschluss ermöglicht drei Testpunkte. Abbildung 3 dient als Lerngerät, um zu zeigen, wie man ein Ohmmeter zu Testzwecken an einen Transistor anschließt, aber es wird nie als funktionierender Transistor funktionieren.

Zurück zum zu prüfenden Transistor: Wenn Sie weder einen Schaltplan der Gesamtausrüstung noch eine Teilenummer oder ein Herstellerdatenblatt haben, ist es oft nicht möglich, die Identität der drei Leitungen und den Transistortyp zu kennen. Wenn Sie das Multimeter jedoch im Ohm-Modus verwenden, können Sie die Kontinuität jedes Leitungspaars vorspannen und messen und so wertvolle Informationen sammeln.

Jedes Elektrodenpaar kann in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung vorgespannt sein, sodass sechs mögliche Messungen durchgeführt werden können. Diese Messungen liefern die einzigen Informationen, die aus Ohmmeter-Messwerten verfügbar sind. Wenn Sie sich wieder auf das Diodenmodell beziehen, werden Sie feststellen, dass eine gute Diode über zwei der Leitungen offen liest, unabhängig davon, wie das Ohmmeter angeschlossen ist. Diese beiden Leitungen sind also Kollektor und Emitter, aber wir wissen nicht, welche welche ist. Wir wissen jedoch, dass das verbleibende Blei die Basis ist.

Wenn alle drei in beide Richtungen gemessenen Paare niedrige Ohmwerte anzeigen, ist der Transistor kurzgeschlossen. Wenn alle drei in beide Richtungen gemessenen Paare hochohmig sind, ist der Transistor offen. Entsorgen Sie es sofort, bevor es in Ihr Inventar gemischt wird.

Wenn der Transistor diese beiden Tests besteht, sind weitere Untersuchungen angebracht. Zur Überprüfung wurde das Kollektor-Emitter-Paar identifiziert und die verbleibende Leitung mit der Basis verbunden. Verbinden Sie die Sonden in beide Richtungen mit jedem der anderen Kabel. Bei Vorwärtsspannung leitet die Basis zu einer der beiden Leitungen. Die beiden Anschlüsse erfordern eine unterschiedliche Vorspannung zum Durchführen. Anhand dieser Messwerte können Sie die Nicht-Basis-Leitungen identifizieren, wenn Sie den Transistortyp kennen, oder Sie können den Transistortyp ermitteln, wenn Sie die Identität von mindestens einer der Leitungen kennen.               

Wir sehen, dass es ohne Informationen über den Transistor nicht möglich ist, alles zu bestimmen, aber mit Teilinformationen, dem Transistortyp oder der Kollektor-Emitter-Identität, können wir die verbleibenden Unbekannten ausfüllen. Auf jeden Fall ist es möglich, allein mit dem Ohmmeter eine gute Vorstellung vom Zustand des Transistors auf Gut/Schlecht-Basis zu bekommen.

Zwei wichtige Attribute eines jeden Bipolartransistors sind α und β. Mit Basis an Signalmasse ist α der Kollektorstrom geteilt durch den Emitterstrom, der die dynamische Verstärkung des Transistors ist. β ist der Kollektorstrom geteilt durch den Basisstrom, wenn der Emitter auf Signalmasse liegt. Diese beiden Attribute gelten für einen Transistor, der in zwei Konfigurationen verdrahtet ist. Diese Beziehung wird in den folgenden Formeln ausgedrückt:

α = β/(1 + β)

β= α/(1 – β)

α und β finden Sie immer in den Datenblättern des Herstellers, und diese Größen sind für die Konstruktionsarbeit und für die Bestimmung eines geeigneten Ersatzes relevant, wenn der Originaltransistor nicht erhältlich ist.

In einer Leiterplatte können defekte Transistoren (wie andere diskrete Komponenten) ersetzt werden, aber es ist besondere Sorgfalt erforderlich, damit sie nicht durch die Hitze des Lötkolbens beschädigt werden. Bringen Sie einen Kühlkörper zwischen dem zu lötenden Bauteil und der Wärmequelle an. Eine Spitzzange mit glatten Backen, die mit einem Gummiband geschlossen gehalten wird, funktioniert.

Fragen zur Lernverstärkung

Verwenden Sie die unten stehenden Fragen zur Lernverstärkung, um für die Weiterbildungsbewertungsprüfung zu lernen, die online unter www.elevatorbooks.com oder auf S. 115 dieser Ausgabe verfügbar ist.
♦ Wie viele Halbleiterschichten enthält der einfache Transistor?
♦ Wodurch ändert sich der Widerstand von kristallinem Silizium?
♦ Welche Rolle spielen freie Elektronen beim Halbleiterprozess?
♦ Welche zwei Arten von Ladungsträgern gibt es?
♦ Was sind Basis, Emitter und Kollektor?

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David Herres besitzt eine New Hampshire Master Electrician's License und arbeitet seit vielen Jahren als Elektriker im nördlichen Teil des Staates. Er konzentriert sich seit 2006 auf das Schreiben und schrieb für Zeitschriften wie ELEVATOR WORLD, Electrical Construction and Maintenance, Cabling Business, Electrical Business, Nuts and Volts, PV Magazine, Electrical Connection, Solar Connection, Solar Industry Magazine, Fine HomeBuilding Magazine und Engineering News.

Aufzugswelt | Dezember 2014 Titelbild

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