Verwendung eines Transistors als Schalter in einem Stromkreis: Lernen Sie die grundlegende Funktion eines Transistors kennen und wie er elektrische Schaltungen steuert.
Verwendung eines Transistors als Schalter in einem Stromkreis
Ein Transistor ist ein grundlegendes Bauelement in der Elektronik, das in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, darunter auch als Schalter in Stromkreisen. Transistoren können einen kleinen Strom am Eingangskreis (Basis) verwenden, um einen größeren Strom zwischen dem Kollektor und dem Emitter zu steuern, und sind daher ideal für Schaltvorgänge geeignet.
Funktion eines Transistors
Ein Transistor besteht im Wesentlichen aus drei Schichten von Halbleitermaterialien, die als Emitter, Basis und Kollektor bezeichnet werden. Es gibt zwei Haupttypen von Transistoren: den Bipolartransistor (BJT) und den Feldeffekttransistor (FET). Hier konzentrieren wir uns auf den BJT-Schalttransistor.
Arten von BJT-Transistoren
- PNP-Transistor
- NPN-Transistor
Bei einem NPN-Transistor fließt der Strom von der Kollektorregion zur Emitterregion, wenn ein positiver Strom zur Basisregion angelegt wird. Bei einem PNP-Transistor ist der Prozess umgekehrt.
Transistor als Schalter
Ein Transistor wird als Schalter verwendet, indem man ihn entweder in den „sättigungs“- oder „abschalt“-Modus versetzt:
- Abschaltmodus: Der Transistor befindet sich im „Aus“-Zustand und es fließt kein Strom zwischen Kollektor und Emitter. Dies geschieht, wenn kein Basisstrom angelegt wird.
- Sättigungsmodus: Der Transistor befindet sich im „Ein“-Zustand und es fließt maximaler Strom zwischen Kollektor und Emitter. Dies geschieht, wenn genügend Basisstrom angelegt wird.
Die Funktionsweise eines NPN-Transistors als Schalter kann wie folgt beschrieben werden:
- Der Transistor ist „Aus“, wenn der Basisstrom IB null ist.
- Der Transistor ist „Ein“, wenn der Basisstrom IB größer als null ist.
Die Beziehung zwischen Basisstrom und Kollektorstrom lässt sich durch die Transistor-Gleichung beschreiben:
IC = β * IB
Hierbei ist IC der Kollektorstrom, IB der Basisstrom und β (Beta) der Stromverstärkungsfaktor.
Praktisches Beispiel
Ein einfaches Beispiel für die Verwendung eines Transistors als Schalter könnte eine LED sein, die durch einen Mikrocontroller gesteuert wird. Der Basisanschluss des Transistors ist mit einem Ausgangspin des Mikrocontrollers verbunden, der Kollektor mit der LED und der Emitter mit Masse. Wenn der Mikrocontroller einen Basisstrom liefert, schaltet der Transistor durch und die LED leuchtet. Andernfalls bleibt die LED aus.
Solche Schaltungsdesigns sind weit verbreitet in elektronischen Geräten, Robotik und Automatisierung, wo sie zur Steuerung von Hochstrom-Lasten mit geringer Steuerleistung verwendet werden.
Zusammenfassung
Transistoren sind sehr vielseitige Bauelemente, die als Schalter in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Durch die Steuerung des Basisstroms kann ein Transistor große Ströme zwischen Kollektor und Emitter schalten, was ihn ideal für elektronische Steuerungs- und Schaltanwendungen macht.
