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VoltBase Bauteile Transistor
Thema 33 Bauteile

Transistor

Ein kleiner Strom steuert einen großen: wie ein Transistor als Schalter arbeitet, was Basis, Kollektor und Emitter sind und wie du den Basiswiderstand berechnest.

ca. 6 Minuten Grundlagen Quiz mit 10 Fragen
01

Worum geht es?

Ein Transistor ist ein elektronischer Schalter ohne Mechanik. Mit einem kleinen Strom steuert er einen großen Strom.

Stell dir einen Wasserhahn vor: Mit einer kleinen Handbewegung am Griff lässt du viel Wasser fließen. Beim Transistor ist der Griff die Basis. Der große Strom fließt vom Kollektor zum Emitter.

Transistoren stecken in fast jedem Gerät: im Handy, in jeder Steuerung, in LED-Treibern und in jeder SPS. Ein moderner Computerchip enthält Milliarden davon.

Schaltzeichen NPN- und PNP-Transistor Zwei Transistor-Schaltzeichen mit den Anschlüssen Basis, Kollektor und Emitter. Beim NPN-Transistor zeigt der Pfeil am Emitter nach außen, beim PNP-Transistor nach innen. Basis BKollektor CEmitter E Basis BKollektor CEmitter E NPN: Pfeil zeigt nach außenPNP: Pfeil zeigt nach innen
Die drei Anschlüsse eines Transistors: An die Basis B kommt der kleine Steuerstrom. Der große Strom fließt zwischen Kollektor C und Emitter E. Der Pfeil sitzt immer am Emitter. Eselsbrücke für den NPN: „Nicht Pfeil Nach innen“.
02

Der Transistor als Schalter

In der Elektroinstallation wird der Transistor fast immer als Schalter genutzt. Es gibt nur zwei Zustände:

  • Aus: Kein Strom in die Basis. Zwischen Kollektor und Emitter fließt nichts.
  • Ein: Genug Strom in die Basis. Der Transistor schaltet ganz durch, der große Strom fließt.
Transistor als Schalter für eine Lampe Eine 12-Volt-Batterie versorgt eine Lampe, die über einen NPN-Transistor geschaltet wird. Ein Taster gibt über einen Basiswiderstand einen kleinen Strom auf die Basis. Dann schaltet der Transistor den großen Lampenstrom ein. + Batterie G112 V Taster S1drücken Basiswiderstand R1 kleiner Steuerstrom Lampe E1großer Laststrom Transistor V1NPN BCE Taster drücken: Ein kleiner Strom in die Basis schaltet die Lampe ein
Transistor als Schalter: Drückst du den Taster S1, fließt ein kleiner Strom über den Basiswiderstand R1 in die Basis. Dann öffnet der Transistor V1 die Strecke Kollektor–Emitter, und der große Strom für die Lampe E1 kann fließen. Lässt du los, geht die Lampe aus.

Ein Transistor kann viel schneller schalten als ein Relais, millionenfach pro Sekunde, und er nutzt sich dabei nicht ab. Dafür verträgt er keine Überlast und wird beim Schalten warm.

Drei Transistoren: ein kleiner schwarzer mit drei Beinchen, ein mittlerer mit Metalllasche und ein großer im runden Metallgehäuse
Drei Transistoren, drei Größen: Links ein kleiner BC547 für Steuerströme bis 0,1 A. In der Mitte ein IRF530, ein MOSFET mit Metalllasche zum Anschrauben an einen Kühlkörper. Rechts ein 2N3055 im großen Metallgehäuse für hohe Ströme. Je mehr Strom, desto größer das Gehäuse, damit die Wärme wegkommt.

Foto: Mumin 123 (polnische Wikipedia), „Transistors-three types“, Lizenz: gemeinfrei (Public Domain), Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.

Und der MOSFET?

Der MOSFET ist ein Transistor, der mit einer Spannung statt mit einem Strom gesteuert wird. Seine Anschlüsse heißen Gate (Steuern), Drain und Source. MOSFETs schalten große Ströme mit sehr wenig Wärme. Man findet sie in Netzteilen, Frequenzumrichtern und Akkugeräten.

03

Formeln

Stromverstärkung
B=ICIB
IC = Kollektorstrom · IB = Basisstrom
Basiswiderstand
RB=U − 0,7 VIB
0,7 V fallen zwischen Basis und Emitter ab

Die Stromverstärkung B sagt, wie viel größer der Kollektorstrom als der Basisstrom ist. Bei kleinen Transistoren liegt sie oft zwischen 100 und 500. Zwischen Basis und Emitter sitzt wie bei einer Diode eine Sperrschicht, deshalb fallen dort etwa 0,7 V ab.

04

Rechenbeispiele

01 Wie viel Basisstrom ist nötig?

Eine Lampe braucht 0,5 A. Der Transistor hat eine Stromverstärkung von B = 100.

  1. IB = ICB = 0,5 A100 = 0,005 A
  2. Ergebnis: 5 mA Basisstrom
02 Basiswiderstand berechnen

Der Basisstrom aus Beispiel 1 soll aus 12 V kommen.

  1. RB = 12 V − 0,7 V0,005 A = 2.260 Ω
  2. Ergebnis: höchstens 2,26 kΩ

Was heißt das? In der Praxis nimmt man einen kleineren Widerstand, zum Beispiel 1 kΩ. Dann fließt etwa doppelt so viel Basisstrom, und der Transistor schaltet sicher ganz durch.

05

Typische Fehler

  • Basiswiderstand vergessen: Ohne ihn fließt zu viel Strom in die Basis, und der Transistor geht kaputt.
  • Anschlüsse vertauscht: B, C und E liegen je nach Typ unterschiedlich. Immer ins Datenblatt schauen.
  • Relaisspule ohne Freilaufdiode: Beim Abschalten entsteht eine hohe Spannungsspitze, die den Transistor zerstört. Parallel zur Spule gehört eine Freilaufdiode.
  • Kühlung vergessen: Große Ströme machen Wärme. Leistungstransistoren brauchen einen Kühlkörper.
Merke

Ein Transistor ist ein elektronischer Schalter: Ein kleiner Strom an der Basis B steuert einen großen Strom zwischen Kollektor C und Emitter E. Der Pfeil im Schaltzeichen sitzt am Emitter, beim NPN zeigt er nach außen. Die Basis braucht immer einen Vorwiderstand.

06

Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema Transistor. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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