Tran­sis­tor

Zwei wich­ti­ge Tran­sis­tor­ty­pen sind die Bi­polar­tran­sis­to­ren und die Feld­ef­fekt­tran­sis­to­ren (FET).

Im Ge­gen­satz zu den Feld­ef­fekt­tran­sis­to­ren, die durch eine elek­tri­sche Span­nung ge­steu­ert wer­den, wer­den Bi­polar­tran­sis­to­ren durch den el. Strom ge­steu­ert. Wei­te­re In­for­ma­tio­nen fin­det man z.B. bei Wi­ki­pe­dia: https://​de.​wi­ki­pe­dia.​org/​wiki/​Tran­sis­tor

Grün­de für den Ein­satz von Feld­ef­fekt­tran­sis­to­ren in die­sem Prak­ti­kum sind:

• die Un­emp­find­lich­keit,
• die Span­nungs­steue­rung (leis­tungs­lo­se Schal­tung) und
• ein­fa­che Mo­del­le zur Er­klä­rung.

Me­tall-Oxid-Halb­lei­ter-Feld­ef­fekt­tran­sis­to­ren kurz MOS­FET eig­nen sich, wie auch Me­tall-Oxid-Halb­lei­ter-ICs, be­son­ders gut im Prak­ti­kum, da sie hohe Span­nun­gen (auch über 9 V) ver-tra­gen.

Bild­quel­le: n-FET von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Das Ziel die­ses Prak­ti­kums ist die Un­ter­su­chung von Lo­gik­gat­tern. Daher wird nur der Tran­sis­tor als elek­tri­scher Schal­ter be­han­delt.

In den Tran­sis­tor­schal­tun­gen wird ein n-FET ver­wen­det. Der Sour­ce-An­schluss wird daher mit dem Mi­nus­pol und der Drain-An­schluss mit dem Plus­pol ver­bun­den.

17. und 18. Stun­de

Bild­quel­le: Schal­ten mit Fin­gern von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Bild­quel­le: Schal­ten mit Fin­gern von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Sehr mo­ti­vie­rend ist das Ein- und Aus­schal­ten einer Glüh­lam­pe mit den Fin­gern (s. Abb. 21). Die­ser Ver­such und wei­te­re FET-Ver­su­che lie­gen auf dem Leh­rer­fort­bil­dungs­ser­ver: „Phy­sik, Klas­se 10 als Ein­gangs­klas­se der Kurs­stu­fe; Modul 1: Elek­tri­zi­täts­leh­re“.

https://​leh​rerf​ortb​ildu​ng-​bw.​de/​u_​mat­na­tech/​phy­sik/​gym/​bp2004/​fb3/​mo­du­l1/

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler bauen diese Schal­tung nach und ler­nen einen FET mit den Be­grif­fen Gate, Sour­ce und Drain ken­nen.

17_eu­i_­fet.odt

An­schlie­ßend bauen sie einen Tas­ter in die Schal­tung. Dabei er­ken­nen sie, dass das Gate zum Sper­ren des FETs mit dem Mi­nus­pol ver­bun­den wer­den muss. Dies kann mit einem hoch­oh­mi­gen Wi­der­stand rea­li­siert wer­den.

18_eu­i_­fe­t_­schal­ter.odt

Bild­quel­le: Schwel­len­span­nung FET von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Für die Pla­nung von Tran­sis­tor­schal­tun­gen be­nö­tigt man die Span­nung zwi­schen Gate und Mi­nus­pol, bei der der Tran­sis­tor durch­schal­tet. Diese Span­nung wird auch Schwel­len­span­nung (s. Diode) ge­nannt. Bei der Glüh­lam­pen­schal­tung wird die Span­nung zwi­schen Gate und Mi­nus­pol lang­sam er­höht. Be­ginnt die Lampe zu leuch­ten, so hat man einen gro­ben Wert für die Schwel­len­span­nung. Baut man statt der Glüh­lam­pe ein Strom­stär­ke­mess­ge­rät ein, so misst man einen ge­naue­ren Wert. Als Zu­satz kann noch eine Kenn­li­nie er­mit­telt wer­den (Span­nung Gate - Mi­nus­pol, Strom­stär­ke von Drain zu Sour­ce). Um hohe Strom­stär­ken zu ver­mei­den, baut man eine Glüh­lam­pe zwi­schen Drain und Plus­pol ein.

19_eu­i_­fe­t_­schwel­len­span­nung.odt

Im In­ter­net fin­det man gute Er­klär­vi­de­os zu einem MOS­FET. Z.B.: „Die Funk­ti­on des re­vo­lu­tio­nä­ren Tran­sis­tors | MOS­FET“.

Un­ter­richts­gang: Her­un­ter­la­den [odt][1 MB]

Wei­ter zu Sen­sor