Ein Bipolartransistor ist eine bestimmte Bauform des Transistors. Er gehört damit zur Gruppe der aktiven Halbleiterbauelemente. Die Ansteuerung erfolgt über einen elektrischen Strom. Bipolartransistoren waren die ersten Transistoren, die in großer Stückzahl in praktischen Anwendungen eingesetzt wurden.
Aufbau eines Bipolartransistors
Es gibt den Bipolartransistor in zwei Ausführungen. Diese werden als npn- sowie pnp-Transistor bezeichnet. Beide Ausführungen bestehen aus drei unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten. Sie sind beim npn und beim pnp-Transistor genau entgegengesetzt dotiert. Die Halbleiterschichten heißen Kollektorzone, Basiszone und Emitterzone. Daran angelehnt werden die drei Anschlüsse des Transistors auch Kollektor, Basis und Emitter genannt. Der Hauptstromfluss findet über Kollektor und Emitter statt. Über die Basis kann dieser Kollektor-Strom gesteuert werden.
Funktionsprinzip
Die Funktion eines Bipolartransistors wird hier am Beispiel des npn-Transistors erklärt. Für den pnp-Transistor finden alle Vorgänge mit entgegengesetzter Polarität statt und der Ladungsträgermechanismus erfolgt mit Löchern anstatt mit Elektronen.
Ist keine Spannung angelegt, sperrt der npn-Transistor. Es kann kein Strom vom Kollektor zum Emitter fließen.
Legt man eine Spannung in Höhe der Sperrspannung zwischen Basis und Emitter an, wird die Sperrschicht verringert. Ein Großteil der Elektronen diffundiert aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit nun direkt in die Kollektorzone durch. Die Anzahl der Elektronen die hindurchdiffundieren und damit den Kollektor-Strom darstellen, ist unmittelbar abhängig von der Anzahl der Elektronen, die sich vom Emitter zur Basis bewegen, dem Basis-Strom. Der Kollektor-Strom ist im leitenden Zustand um ein Vielfaches höher als der Basis-Strom. Diese Stromverstärkung ist ein wesentliches Merkmal des Bipolartransistors.
Eigenschaften
Durch den Bipolartransistor lässt sich mit einem relativ kleinen Steuerstrom ein großer Laststrom schalten. Er besitzt damit eine sehr gute Stromverstärkung. Im Vergleich zu einem Relais ist der Bipolartransistor dabei relativ einfach in enorm großen Stückzahlen herzustellen. Er hat deutlich weniger Bauraumbedarf und ist nahezu verschleißfrei. Diese Eigenschaften waren grundlegend für den technischen Fortschritt, welcher mit der Erfindung des Bipolartransistors das Informationszeitalter einläutete.