{"id":78586,"date":"2024-01-14T13:17:15","date_gmt":"2024-01-14T13:17:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/bipolarer-sperrschichttransistor-2\/"},"modified":"2024-01-14T16:38:50","modified_gmt":"2024-01-14T16:38:50","slug":"bipolarer-sperrschichttransistor-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/de\/bipolarer-sperrschichttransistor-2\/","title":{"rendered":"Bipolarer Sperrschichttransistor"},"content":{"rendered":"

Bipolare Transistoren und Halbleiter <\/h2>\n

Was sind Halbleiter? <\/h3>\n

Halbleiter sind organische oder anorganische Materialien, die ihre Leitf\u00e4higkeit je nach chemischer Struktur, Temperatur, Beleuchtung und dem Vorhandensein von Dotierungsmitteln steuern k\u00f6nnen. Der Begriff „Halbleiter“ stammt von der Tatsache ab, dass diese Materialien eine elektrische Leitf\u00e4higkeit zwischen einem Metall, wie Kupfer oder Gold, und einem Isolator, wie Glas, aufweisen. Sie haben eine Energiel\u00fccke von weniger als 4eV (etwa 1eV). In der Festk\u00f6rperphysik ist diese Energiel\u00fccke oder Bandl\u00fccke ein Energiebereich zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband, in dem Elektronenzust\u00e4nde verboten sind. Im Gegensatz zu Leitern m\u00fcssen die Elektronen in Halbleitern Energie (z.B. aus ionisierender Strahlung) aufnehmen, um die Bandl\u00fccke zu \u00fcberqueren und das Leitungsband zu erreichen. Die Eigenschaften von Halbleitern werden durch die Energiel\u00fccke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt.<\/p>\n

Bipolare Junction Transistor <\/h3>\n

Ein bipolarer Junction Transistor (BJT) ist ein dreipoliges elektronisches Bauteil, das elektronische Signale verst\u00e4rken oder schalten kann. Er besteht aus der Verbindung von drei Schichten Halbleitermaterial: einer n-Typ-Schicht, einer p-Typ-Schicht und einer weiteren n-Typ-Schicht (f\u00fcr einen NPN-Transistor) oder einer p-Typ-Schicht (f\u00fcr einen PNP-Transistor). Die drei Regionen des BJT sind Emitter, Basis und Kollektor. Die Basis befindet sich zwischen Emitter und Kollektor und ist sehr d\u00fcnn gestaltet, um den einfachen Fluss von Ladungstr\u00e4gern vom Emitter zum Kollektor zu erm\u00f6glichen. Der BJT funktioniert, indem er den Fluss von Ladungstr\u00e4gern (Elektronen oder L\u00f6chern) vom Emitter zum Kollektor mit einem kleinen Strom an der Basis steuert. Wenn ein kleiner Strom an der Basis angelegt wird, \u00e4ndert sich die Spannung \u00fcber dem Basis-Emitter-\u00dcbergang, was einen gr\u00f6\u00dferen Stromfluss vom Emitter zum Kollektor erm\u00f6glicht. BJTs k\u00f6nnen je nach Konfiguration in einer Schaltung als Verst\u00e4rker oder Schalter eingesetzt werden. In einer Verst\u00e4rkerschaltung wird ein kleines Eingangssignal an die Basis angelegt und vom BJT zu einem gr\u00f6\u00dferen Ausgangssignal am Kollektor verst\u00e4rkt. In einer Schaltschaltung ist der BJT entweder vollst\u00e4ndig ein- oder ausgeschaltet, abh\u00e4ngig von der an die Basis angelegten Spannung. BJTs werden in vielen elektronischen Anwendungen eingesetzt, wie in Audioverst\u00e4rkern, Radioempf\u00e4ngern und digitalen Logikschaltungen. Sie sind in Niederspannungs- und Niedrigleistungsanwendungen beliebt, wo ihre hohe Stromverst\u00e4rkung und schnelle Schaltgeschwindigkeit sie zu einer popul\u00e4ren Wahl machen.<\/p>\n

Arten von Halbleitern <\/h3>\n

Halbleiter k\u00f6nnen auf der Basis ihrer elektronischen Eigenschaften in zwei grundlegende Typen eingeteilt werden:<\/p>\n

Intrinsische Halbleiter: <\/h4>\n

Diese sind reine Halbleiter, die aus einem einzigen Element bestehen (z.B. Silizium, Germanium) und keine absichtliche Dotierung mit Verunreinigungen aufweisen. Intrinsische Halbleiter haben eine bestimmte Anzahl von Elektronen in ihrem Valenz- und Leitungsband. Sie leiten Strom, wenn sie erhitzt werden und einige Elektronen gen\u00fcgend Energie gewinnen, um sich von ihren Bindungen zu l\u00f6sen und freie Elektronen im Leitungsband zu werden.<\/p>\n

Extrinsische Halbleiter: <\/h4>\n

Diese sind unreine Halbleiter, die absichtlich mit Verunreinigungen dotiert werden, um ihre elektronischen Eigenschaften zu ver\u00e4ndern. Extrinsische Halbleiter k\u00f6nnen weiter in zwei Typen unterteilt werden:
\np-Typ-Halbleiter: In p-Typ-Halbleitern werden Verunreinigungsatome wie Bor in das Halbleitermaterial eingef\u00fchrt. Diese Verunreinigungen haben weniger Valenzelektronen als das Halbleitermaterial, was zur Entstehung von „L\u00f6chern“ (Fehlen von Elektronen) im Valenzband f\u00fchrt. Diese L\u00f6cher k\u00f6nnen den Strom wie positive Ladungstr\u00e4ger leiten, was dem Material seine p-Typ-Bezeichnung verleiht.<\/p>\n

n-Typ-Halbleiter: In n-Typ-Halbleitern werden Verunreinigungsatome wie Phosphor in das Halbleitermaterial eingef\u00fchrt. Diese Verunreinigungen haben mehr Valenzelektronen als das Halbleitermaterial, was zu \u00fcbersch\u00fcssigen Elektronen im Leitungsband f\u00fchrt. Diese \u00fcbersch\u00fcssigen Elektronen k\u00f6nnen den Strom wie negative Ladungstr\u00e4ger leiten, was dem Material seine n-Typ-Bezeichnung verleiht.<\/p>\n

Tabelle der Halbleiter-Eigenschaften <\/h2>\n

Hier ist eine Tabelle mit 3 intrinsischen Halbleitern und 2 p-Typ- und n-Typ-Halbleitern, zusammen mit 4 Schl\u00fcsseleigenschaften:<\/p>\n

Halbleiter <\/h4>\n