Der Bipolartransistor

Bipolartransistoren werden als elektronische Schalter oder Verstärker eingesetzt und sind unverzichtbar in der Elektrotechnik. Dieser Artikel erklärt die praktische Anwendung von Bipolartransistoren.

Ein Bipolartransistor hat 3 Anschlüsse: Kollektor (C), Basis (B) und Emitter (E). Mit Bipolartransistoren lassen sich Ströme ganz ohne Einsatz von mechanischen Bauteilen schalten. Das Prinzip dabei ist einfach: Liegt eine Spannung an der Basis (B) eines Transistors an, schaltet er durch - fast wie ein Schalter. Bipolartransistoren kennen (im wesentlichen) zwei Zustände: Sperrend oder leitend. Ist der Transistor gesperrt, besteht keine Verbindung zwischen Kollektor und Emitter.

Bipolartransistoren gibt es in zwei verschiedenen Klassen: NPN und PNP Transistoren. NPN steht dabei stellvertretend für "negativ-positiv-negativ" und bedeutet, dass der Transistor schaltet, wenn die Spannung an der Basis höher (positiv) gegenüber dem Kollektor und Emitter ist. Der PNP ("positiv-negativ-positiv") Transistor schaltet dabei in umgekehrter Reihenfolge: Ist die Spannung an der Basis niedriger (negativ) als an Emitter und Kollektor, schaltet der Transistor durch, ansonsten sperrt er.

Schaltbild

Das Schaltbild eines Bipolartransistors ist auf dem Bild rechts dargestellt. Am Emitter befindet sich ein Pfeil, dessen Spitze zur Basis (PNP) oder von der Basis weg (NPN) zeigt. Die Basis ist gekennzeichnet durch ein T, an dem die Anschlüsse des Kollektor und Emitter angebracht sind. Der Anschluss für den Kollektor ist gekennzeichnet durch eine geknickte Linie ohne Pfeil.

TIPP: Wer sich die Bezeichnungen nicht einprägen kann, kann sich folgende Sätze merken: Tut der Pfeil der Basis weh, ist's ein PNP. Will der Pfeil sich von der Basis trenn', ist's ein NPN.

Spannung am Bipolartransistor

Die unterschiedlichen Spannungen am Bipolartransistor werden UCE, UCB und UBE benannt. Beim PNP und NPN Transistor sind die Zählrichtungen der Spannungen jeweils gespiegelt - als Faustregel kann man sich hier merken: Die Zählrichtung entspricht der Richtung des Basispfeils.

Schwellenspannung

UBE ist die Schwellenspannung - sie gibt an, bei welcher Spannung der Transistor leitend wird. Übliche Werte für Schwellenspannungen bei Bipolartransistoren liegen zwischen 0,6V bis 0,7V.

Bei kleineren Spannungen UBE als der Schwellenspannung ist der Transistor sperrend. Erst wenn die Schwellenspannung den Wert von 0,6V bis 0,7V erreicht, wird der Transistor leitend. Liegt an UBE eine Spannung an, die größer oder gleich der Schwellenspannung ist, so befindet sich der Transistor im Arbeitsbereich.

Ströme und Verstärkung am Bipolartransistor

Die Ströme am Bipolartransistor werden IB, IC und IE benannt. Genau wie bei der Zählrichtung für die Spannungen sind auch die Ströme bei PNP und NPN Transistoren jeweils gespiegelt zueinander. Auch hier gibt es eine Faustregel zum Merken der Notation: Die Zählrichtung der Ströme entspricht der Richtung des Basispfeils.

Der Basisstrom (IB) fließt, sobald die Schwellenspannung überschritten wird. Die Höhe des Basisstroms ist beim Bipolartransistor abhängig vom Kollektorstrom (IC) und entspricht ca. 1% des Kollektorstroms. Der Emitterstrom (IE) ist die Summe aus Kollektor- und Basisstrom.

Das Verhältnis zwischen Basis- und Kollektorstrom wird als Verstärkung (β) bezeichnet. Die Verstärkung errechnet sich mit der Formel β = IC / IB. Bipolartransistoren haben typischerweise eine Verstärkung von 100.

Links & weitere Informationen

Der Daylight Indicator - eine Beispielschaltung zur Anwendung des Bipolartransistors

Hinweis: Dieser Artikel beschreibt den Bipolartransistor nur in seinen Grundzügen für die Anwendung im Hobbybereich. Für weitere und tiefer gehende Informationen sei hier auf entsprechenden Wikipedia Artikel verwiesen.