Ein Transistor ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement zum Steuern oder Verstärken meistens niedriger elektrischer Spannungen und Ströme. Der erste funktionsfähige Transistor wurde vor 70 Jahren, am 23. Dezember 1947 vorgestellt. Der Transistor zählt vermutlich zu den revolutionärsten Komponenten, die je erfunden wurden. Er bereitete den Weg für die integrierten Schaltungen und Mikroprozessoren, was dann zu unseren heutigen Computersystem führte. Besondere Bedeutung haben Transistoren als EIN/AUS /1 und 0) Schalter in integrierten Schaltkreisen. Die Bezeichnung „Transistor“ ist ein Kofferwort des englischen transfer resistor, was in der Funktion einem durch eine angelegte elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom steuerbaren elektrischen Widerstand entspricht. Die Wirkungsweise ähnelt der einer entsprechenden Elektronenröhre, nämlich der Triode.
Die Verwendung von Transistoren zum Aufbau von Logikgattern und einfachen Schaltungen hängt mit ihrer Funktion als schnelle Schalter zusammen. Wenn die Basis-Emitter-Diode so weit eingeschaltet ist, dass sie in die Sättigung getrieben wird, kann die Kollektorspannung in Bezug auf den Emitter nahe Null liegen und kann zum Aufbau von Gattern für die TTL-Logikfamilie verwendet werden.
Wie funktioniert ein (NPN) Transistor?
Die Funktionsweise eines Transistors als Schalter lässt sich am Beispiel zweier Rohre mit einem Ventil verdeutlichen. Der Wasserdruck steht für die „Spannung“ und das fließende Wasser für den „Strom“ Die großen Rohre stellen die Kollektor-Emitter-Strecke mit einem Ventil in der Mitte dar. Diese Klappe wird über den von einem kleinen Rohr (der Basis) kommenden Strom betätigt. Das Ventil verhindert, dass das Wasser vom Kollektor zum Emitter fließen kann. Fließt Wasser durch das kleinere Rohr (die Basis), wird das Ventil in der Kollektor-Emitter-Strecke geöffnet. Nun kann das Wasser durch das Rohr fließen. Das Wasser von der Basis öffnet aber nicht nur das Ventil, sondern fließt nun zusätzlich zum Emitter.
Es gibt 4 Grundschaltungen, Logik Gates
- AND Gate, logische und
- OR Gate, logische oder
- NAND Gate, logische nicht und
- NOR Gate, logische nicht oder
1 Transistor AND / UND Gatter
Bei der UND-Logik sind die Transistoren in Reihe geschaltet und beide Transistoren müssen sich im leitenden Zustand befinden, um die LED zu schalten.
2 Transistor OR / ODER Gatter
Bei der ODER-Logik sind die Transistoren parallel geschaltet,, es reicht wenn einer der beiden Transistoren leitend ist um die LED zu schalten.
3 Transistor NAND / NichtUnd Gatter
Bei der NAND-Logik sind die Transistoren in Reihe geschaltet, aber die Transistoren sind negiert.
Video vom NOR Gate: https://www.youtube.com/watch?v=7nQmllRI-PU
4.1 Transistor NOR / NichtOder Gatter
Bei der NOR-Logik sind die Transistoren parallel zum darüber liegenden Ausgang geschaltet, aber die beiden Transistoren sind negiert.
Video vom NOR Gate: https://www.youtube.com/watch?v=L-y2zD_Ekbs
4.2 Transistor NOR / NichtOder Gatter mit einem Transistor
Bei dieser alternativen Methode zum Erreichen der NOR-Logik wird nur ein Transistor verwendet, sonst ist die Funktion gleich wie in 4.1.
BC547 vs. 2N2222 Austauschbarkeit
Ich verwende in den Beispielen immer einen BC547C, dieser kann aber durch einen 2N222 ersetzt werden, wenn die Werte für Spannung und Strom nicht überschritten werden und die PIN Belegung geändert wird., da der 2N2222über eine Emitter-, Basis- und Kollektor-Pinbelegung verfügt, während der BC547 über eine Kollektor-, Basis- und Emitter-Pinbelegung verfügt. Die Kollektor-Basis-Spannung beträgt beim 2N2222 60 Volt, während sie bei BC547 50 Volt beträgt und die Kollektor-Emitter-Spannung beim 2N2222 30 Volt gegenüber 45 Volt bei BC547 beträgt.
