Seminar und Praktikum zur Didaktik der Physik
Versuchskarte zu experimentellen Themen
 
Datum: 25.04.2005

Titel:

Der Transistor


,  
Versuchsnr.: 04

Namen: Stefan Riexinger

Gruppe: B

DP Physik

 
Versuchsaufbauten
mit Parametern

,
 
Schaltsymbol eines Transistors, mit Basis B, Kollektor C und Emitter E



Versuchsaufbau: In der Mitte der Transistor, links der Basisstromkreis mit Amperemeter, rechts der Kollektorstromkreis mit Motor (Modelllokomotive) und Amperemeter. Halb links auf dem Tisch steht das Potentiometer, welches die Basisspannung regelt.
Geräte
mit Firmenangabe
- Demonstrationsplatte für elektronische Bauteile
- 2 Stative, mit aufgestellter Platte
- Demonstrationstransistor (Neva, BD 135)
- 2 Netzgeräte (EA 3020 S)
- 2 Messgeräte (Leybold)
- Schienen für Modelleisenbahn
- Modelleisenbahnlok
- Potentiometer
Durchführung
Mit dem Versuchsaufbau sollen zwei Funktionsweisen des Transistors veranschaulicht werden.:
1. Der Transistor als elektronischer Schalter
2. Der Transistor als Stromverstärker
Der Transistor besitzt 3 Anschlüsse, dies sind Basis B, Emitter E und Kollektor C (siehe Schaltsymbol). Zwischen Kollektor und Emitter befindet sich eine Sperrschicht, so dass kein Strom vom Kollektor zum Emitter fließen kann. Zwischen Basis und Emitter befindet sich eine Diode welche den Strom ab einer Basisspannung von 0,6 V durchlässt. Fließt nun ein Strom zwischen Basis und Emitter (sog. Basisstrom), so wird die Sperrschicht mit Ladungsträgern "gefüllt" und wird nun auch leitend (Kollektorstrom). Es fließt dann ein sehr großer Emitterstrom. Bei der Spannung UBC über 0,6 V, fließt ein Basisstrom und folglich auch ein Kollektorstrom IEC.
In diesem Versuch wurden Basis und Kollektor mit je einer Spannungsquelle angeschlossen. Vom Emitter geht es dann wieder zurück zum jeweiligen Speisegerät. Die Spannung an der Basis wird über ein Potentiometer geregelt. Fließt jetzt ein Basisstrom bei einer Spannung über 0,6 V, so fließt auch ein Kollektorstrom. Als Verbraucher dient eine Modelleisenbahn, welche im Kollektorstromkreis angeschlossen ist. Der Zug fährt, sobald es einen Basisstrom gibt (Dies ist also ein elektrischer Schalter).
Wenn mit dem Potentiometer die Spannung an der Basis feinfühlig zwischen 0,6 und 0,8 V geregelt wird, so wird beobachtet, dass die Modelleisenbahn schneller und langsamer fährt. Beim Vergleich der Ströme stellt man fest, dass der Basisstrom wesentlich kleiner ist, als der Kollektorstrom, mit dem die Lok angetrieben wird. Wir beobachten weiter, dass kleinste Stromänderungen an der Basis große Stromänderungen am Kollektor bewirken. Der Transistor dient als Stromverstärker.
Resultate
möglichst quantitative
Drei Resultate werden festgehalten:
1. Der Transistor schaltet Ströme an und aus
2. Kleine Basisströme steuern große Kollektorströme. An der Lok lag eine Spannung von 15 V an, die Basisspannung betrug ca. 0,6 bis 0,8 V. Die dazugehörigen Ströme bestimmten wir über den Ausschlag am Amperemeter. Unsere  Stromanalyse beschränkte sich darauf, nur die Ausschläge zu vergleichen und nicht die genauen Werte. Dabei war  der Ausschlag beim Kollektoramperemeter deutlich größer, als der Ausschlag beim Basisamperemeter.
3. Der Transistor dient als Stromverstärker. Kleine Stromänderungen an der Basis bewirken große Stromänderungen am Kollektor. Auch hier wurden die Ausschläge an den Amperemetern mit dem Auge direkt verglichen.
Bemerkungen
&
Tricks

Literatur Dorn Bader, Gymnasium Gesamtband, SEK 2 (Schroedel Verlag, 2000), Seite 286, 332f , 474 und 476
Metzler Physik (Schzroedel Verlag, 3. Auflage, 1998), Seite 444, 445