Halbleiter Transistor - Schulfilm Physik
Schulfilme
https://www.youtube.com/watch?v=XQlsvo4qVuo

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0:02 [Musik] Thema dieses Films ist das am häufigsten in elektronischen Geräten eingesetzte Bauteil der
0:12 Transistor die grundlegende Technik des Transistors wurde bereits 1925 beschrieben hergestellt werden konnte das elektronische Bauteil zu
0:22 dieser Zeit aber noch nicht es fehlte an der Technik Halbleitermaterial in der erforderlichen Reinheit herzustellen erst in den 1940er Jahren gelang es
0:33 einen funktionsfähigen Transistor zu bauen grundlage dafür waren Forschungen bei denen ausgehend von der Halbleiterdiode mit ihrer PN
0:43 Grenzschicht nun mit zwei Grenzschichten experimentiert wurde NPN diese Bauteile wurden daher auch doppeldioden
0:54 genannt dabei stieß man auf ein überraschendes Phänomen die doppeldi verhalten sich nämlich nicht wie zwei Dioden sondern hier fließt Strom in eine
1:05 der beiden sperrrichtungen tatsächlich ist dieser sogenannte dreckeffekt die Basis für alle heutigen elektronischen Schaltungen
1:14 hier dienen Transistoren zum Schalten und verstärken von elektrischen Signalen ohne mechanischen Einfluss da diese Funktionalität der
1:24 einer Triode vergleichbar ist wird der Transistor auch halbleitertriod genannt sehen wir uns zum Verständnis die Versuchsanordnung der doppeldiode
1:35 genauer an sie besteht aus zwei npdioden die eine gemeinsame Basis haben so entsteht das NPN Bauteil die beiden äußeren n-anschlüsse werden als
1:49 Kollektor und Emitter bezeichnet der gemeinsame p-anschluss als Basis dieser Aufbau des neuen Bauteils des Transistors spiegelt sich übrigens
2:01 auch in seinem Zeichen für Schaltpläne wieder zusätzlich gibt es noch Transistoren mit genau entgegengesetzter Polung bei denen die dotierten Schichten
2:12 umgekehrt angeordnet sind im Unterschied zu den hier beschriebenen NPN Transistoren heißen sie folgerichtig PNP Transistoren und haben ein etwas anderes
2:24 Schaltbild doch blicken wir kurz noch einmal auf die Diode zurück hier befinden sich in ndotierten Halbleitern freibewegliche Elektronen und in
2:35 pdtierten Halbleitern freibewegliche positive Ladungsträger sogenannte Löcher wird an einem Transistor eine Spannung zwischen Kollektor als Pluspol
2:47 und Emitter als Minuspol angelegt passiert nichts der Transistor ist gesperrt verhält sich also wie eine Diode in
2:58 Sperrrichtung wird nun zusätzlich eine Spannung zwischen Emitter als Minuspol und Basis als Pluspol angelegt verhält sich das Basis emitterteil wie eine
3:08 Diode in Durchlassrichtung Elektronen fließen vom Emitter in die emitterbasisgrenzschicht und von dort in
3:17 den Basisanschluss es fließt Strom interessanterweise sperrt nun aber auch die Gesamtkonstruktion also die Strecke imemitter Kollektor nicht mehr
3:28 auch hier fließt Strom und zwar umso mehr je höher der Stromfluss zwischen Emitter und Basis ist das ist der dreckeffekt
3:38 er lässt sich so erklären einige der Elektronen die durch die Grenzschicht von der Emitter nschicht in die Basis pschicht gelangt sind schaffen es nicht
3:50 dort freie Löcher aufzufüllen sie werden aber auch nicht schnell genug vom Basisanschluss abgesaugt stattdessen durchtunneln sie
4:00 die basiskollektor Grenzschicht die Elektronen verirren sich also gewissermaßen in die nschicht des Kollektors hier werden sie nun vom
4:10 Pluspol angesaugt und verlassen die Schicht über den Kollektor aus diesem Grund fließt Strom in der Emitter kollektorstrecke dieser Effekt ist umso
4:21 stärker je dünner die Basisschicht ist bei sehr dünner Basis und hoher Spannung ist der Elektronenstrom der zwischen Emitter und klekor Fließ um ein
4:32 Vielfaches größer als der zwischen Emitter und Basis gichzeitig reagiert der Emitter Kollektor Elektronenstrom Proportion auf
4:43 Veränderung imemitter basiselektronenstrom kine stromschankung zwischen Basis unditter RF prechend gröere stromschankung zwi kleor
4:56 unditteror die schwungen werden verstkt ein typischer Verstärkungsfaktor für ein solches Bauteil ist der Faktor 1000 hier bewirkt z.B eine Stromänderung
5:09 von einem tausendel Ampere zwischen Basis und Emitter eine Stromänderung von einem Ampere zwischen Kollektor und Emitter da Transistoren viel preiswerter
5:21 hergestellt werden konnten als die bis dahin zur Verstärkung verwendeten Elektronenröhren wurden diese in den 1950er und Jahren nahzu vollständig
5:31 durch Transistorschaltungen ersetzt in der aufkommenden Digitaltechnik gab es dann eine wahre Flut von Anwendungsmöglichkeiten für
5:41 Transistoren in digitalen Schaltungen können Sie als ein Ausschalter betrieben werden liegt kein Strom zwischen Basis und Emitter an fließt auch kein Strom
5:52 zwischen Kollektor und Emitter der Schalter ist geöffnet liegt ein Strom zwischen Basis und und Emitter an fließt aus Strom
6:01 zwischen Kollektor und Emitter der Schalter ist geschlossen das vorerst letzte Kapitel in der Geschichte des Transistors war
6:10 die Zusammenfassung mehrerer Transistoren zu einem einzigen Bauteil in sogenannten integrierten Schaltkreisen das erste in den späten
6:21 1950er Jahren so gebaute Element bestand aus zwei Transistoren und vier Widerständen und bildete ein Flipflop eine elektronische Schaltung die zwei
6:32 stabile Zustände einnehmen kann unter Spannung kann damit eine Datenmenge von einem bit gespeichert werden für dieses Basiselement digitaler
6:44 Maschinen erhielt sein Erfinder Jack kilby 40 Jahre später den Physik Nobelpreis die heutigen Mikrochips sind im Wesentlichen integrierte Schaltkreise
6:57 auf üblicherweise rechteckigen leiterplättchen sie vereinigen in einem einzigen winzigen Bauteil mehrere hundert Millionen Transistoren und
7:07 andere Bauelemente wie Widerstände oder Kondensatoren der derzeit leistungsfähigste Grafikchip besteht sogar aus über 7 Milliarden Transistoren