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Technik

Der Transistor: Schalter und Verstärker

Ein Transistor steuert mit einem kleinen Strom einen großen Strom.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Basis

Das lernst du heute

  • Ich kann die drei Anschlüsse eines Transistors benennen.
  • Ich kann erklären, wie ein Transistor als Schalter arbeitet.
  • Ich kann den Kollektorstrom aus Basisstrom und Verstärkung berechnen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Sensoren: Maschinen nehmen wahr, Schaltzeichen und Schaltpläne

Ein Transistor hat drei Anschlüsse: Basis, Kollektor und Emitter. Der Hauptstrom fließt vom Kollektor zum Emitter. Die Basis ist der Steuereingang. Fließt durch die Basis kein Strom, sperrt der Transistor. Zwischen Kollektor und Emitter fließt dann nichts. Fließt durch die Basis ein kleiner Strom, leitet der Transistor. Dann kann ein viel größerer Strom fließen. So arbeitet er als elektronischer Schalter. Das Schalten geht ohne Mechanik, lautlos und sehr schnell. Der Transistor kann auch verstärken. Der große Strom ist dabei etwa ein festes Vielfaches des kleinen. Dieses Vielfache heißt Stromverstärkung B. Ein Beispiel: Ein Lichtsensor liefert nur einen winzigen Strom. Ein Transistor schaltet damit eine Lampe. Auch hier gilt: nur Kleinspannung aus Batterien.

Die drei Anschlüsse eines Transistors.
AnschlussAufgabe
BasisSteuereingang, kleiner Strom
KollektorEingang des Hauptstroms
EmitterAusgang des Hauptstroms

Verstärkung berechnen

  1. Gegeben: Basisstrom 0,2 mA, Stromverstärkung B = 100.
  2. Gesucht: Kollektorstrom. Formel: I Kollektor = B · I Basis.
  3. I Kollektor = 100 · 0,2 mA.
  4. I Kollektor = 20 mA.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Der Transistor ist ein Schalter ohne Hebel.

Ein kleiner Strom an der Basis macht den Weg frei.

Dann fließt ein großer Strom vom Kollektor zum Emitter.

Ein Beispiel

Beispiel

Ein Wasserhahn: Mit wenig Kraft am kleinen Griff öffnest du den Hahn. Dann strömt viel Wasser. Der Griff ist die Basis. Der Wasserstrom ist der Kollektorstrom.

Schritt für Schritt

Du berechnest einen Kollektorstrom.

  1. Schritt 1: Basisstrom und Verstärkung B aufschreiben.
  2. Schritt 2: Beide Zahlen malnehmen.
  3. Schritt 3: Einheit mA nicht vergessen.

Mit einem Bild erklärt

ZustandBasisstromKollektor–Emitter
Sperrt0kein Strom
Leitetkleiner Stromgroßer Strom

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Ein Transistor hat B = 100. Durch die Basis fließen 0,3 mA. Wie viel mA fließen durch den Kollektor?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 100 · 0,3.

Lösung ansehen

Lösung: 30

I Kollektor = 100 · 0,3 mA = 30 mA.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Ein Transistor hat B = 80. Durch die Basis fließen 0,5 mA. Wie viel mA fließen durch den Kollektor?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 80 · 0,5.

Lösung ansehen

Lösung: 40

80 · 0,5 mA = 40 mA.

Tipp: Merke dir: Die Basis ist wie der Knopf. Wenig Druck auf den Knopf, viel Strom im Hauptweg.

Merksatz: Ein Transistor steuert mit einem kleinen Basisstrom einen großen Kollektorstrom. Als Schalter ist er an oder aus. Als Verstärker gilt: I Kollektor = B · I Basis.

Typischer Fehler: Viele denken, der Transistor erzeugt zusätzliche Energie. Das stimmt nicht. Die Energie kommt aus der Batterie. Der Transistor steuert nur, wie viel Strom fließt.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Welcher Anschluss steuert den Transistor?
Lösung ansehen

Lösung: Die Basis

Frage 2 Ein Transistor kann als elektronischer Schalter arbeiten.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Was passiert, wenn durch die Basis kein Strom fließt?
Lösung ansehen

Lösung: Der Transistor sperrt

Frage 4 Ein Transistor hat B = 50. Durch die Basis fließen 2 mA. Wie viel mA fließen durch den Kollektor?

Zeig mir den ersten Schritt

50 · 2.

Lösung ansehen

Lösung: 100

50 · 2 mA = 100 mA.

Frage 5 Der Transistor erzeugt zusätzliche Energie.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Geschafft

Ein Transistor hat Basis, Kollektor und Emitter. Ein kleiner Basisstrom schaltet einen großen Strom zwischen Kollektor und Emitter. Er kann auch verstärken: I Kollektor = B · I Basis.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

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