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 pet203  Der npn-Transistor (2)
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 Informationen zum Mediensatz
Dieser Mediensatz dient als Fortsetzung von pet202 der Erklärung des Transistor-Effekts. Die Abbildungen dienen der Erarbeitung eines vereinfachten Erklärungsmodells. In den Skizzen sind jeweils nur die kurzzeitig freien Valenzelektronen, Defektelektronen (Löcher) und Paarbindungen (Rekombinationen) der Sperrschichten durch Symbole dargestellt. Zur klar nachvollziehbaren Unterscheidung der beiden Stromkreise hat bei dieser Grundschaltung jeder Stromkreis zunächst noch eine separate Stromquelle.
Da der Schalter S geschlossen ist, fließt im Steuerstromkreis (zwischen B und E) ein Strom, der vom Schutzwiderstand R begrenzt wird Die BE-Diode ist in Durchlaßrichtung geschaltet. Im Laststromkreis (zwischen C, B und E) leuchtet die Lampe L auf und deutet darauf hin, dass in diesem Stromkreis ebenfalls ein Strom fließt, obwohl die obere BC-Diode in Sperr-Richtung geschaltet ist. Dieses zunächst unerwartete Verhalten nennt man den Transistoreffekt.
Der Transistoreffekt:
Die mittlere Basisschicht des Transistors ist extrem dünn gebaut. Folglich ist besonders die obere BC-Diode dem Ansturm der vom Emitter aus vordringenden Elektronen nicht gewachsen und wird gewissermaßen "überrannt" (Elektronen diffundieren durch die in Sperr-Richtung liegende obere Basis-Kollektor-Sperrschicht des Transistors). Der Pluspol der Stromquelle des Laststromkreises übt eine große Sogwirkung auf diese Elektronen aus und saugt diese (durch die Glühlampe L hindurch) ab.
Elektronen wandern dann in der Minusleitung als ständig freie Elektronen zur Emitter-Schicht, von dort aus als kurzzeitig freie Elektronen* in Rekombinationssprüngen zum Basisanschluß und dann entweder als ständig freie Elektronen durch den Widerstand R zum Pluspol der Stromquelle des Steuerstromkreises, oder zum größeren Teil ab der Basisschicht weiter in Rekombinationssprüngen zum Kollektoranschluß und dann als ständig freie Elektronen über die Lampe L zum Pluspol der Stromquelle des Laststromkreises.
Grenzen dieses Modells:
Dieses einfache Erklärungsmodell ist nicht in der Lage, zu beschreiben, weshalb bei Unterbrechung des Schalters S die Lampe L im Laststromkreis wieder erlischt.
 (*) Die Bezeichnung "kurzzeitig freie Elektronen" wurde für die Valenzelektronen gewählt, die gerade keiner Elektronenpaarbindung angehören (Stromleitung im Halbleiter) im Gegensatz zu den ständig freien Elektronen (metallische Stromleitung). Die Funktionserklärung erfolgt in diesem Mediensatz über die Elektronen, die als "Geisterfahrer" entgegengesetzt zur technischen Stromrichtung durch die beiden Stromkreise driften. Ein Wasserkanal-Modell dient zur Erweiterung der Einsicht in den Funktionszusammenhangs des Transistors.
Tipps zum Mediensatz:  Es ist vorgesehen, dass der Schüler das Arbeitsblatt selbst ausfärbt und ergänzt. Sollten Sie mehr Informationen wünschen, so können Sie die Farbfolie im Graustufen-Modus als Kopiervorlage ausdrucken.
Tipps zum Whiteboard-Einsatz:  Die Mediendarstellung kann im Browser mit der Tastenkombination [Strg] + Plustaste oder Minustaste oder mit [Strg] und dem Mausrad vergrößert oder verkleinert werden, um dann erklärend in die projizierte Folie oder das Arbeitsblatt hinein zu arbeiten. Mit der Software des Smartboards / Aktivboards können Medien-Bereiche (vorerst) abgedeckt werden oder weitere Erklärungen angebracht werden. So lässt sich z.B. auch ein Arbeitsblatt in der Projektion einfärben oder (gemeinsam) ausfüllen.
Tipps zur OH-Projektion: Wenn Sie von der Kopiervorlage eine s/w-Kopierfolie erstellen, können Sie diese bei der gemeinsamen Erarbeitung vervollständigen. Die Farbfolie setzen Sie dann eventuell erst bei der Zusammenfassung oder Wiederholung ein. Wenn Sie die Farbfolie zur Projektion in eine "gute" Klarsichtfolie stecken, können Sie auch auf dieser Klarsichtfolie Eintragungen zur Projektion "in die Folie" machen, ohne sie zu zerstören.