Transcript Geschichte der Transistoren

Transistoren
Kompaktlabor 2004
Daniel Jänicke
Der Transistor
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Transistor allgemein
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Geschichte des Transistors
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Varianten von Transistoren
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Der bipolare Transistor
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Der unipolare Transistor
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Der Thyristor
Transistoren?
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verwendet zum Schalten und Verstärken
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besteht aus dotierten Halbleiterschichten
Bislang hergestellte Gesamtstückzahl:
5 000 000 000 000 000 000
Bislang kleinster Transistor in Meter:
0, 000 000 0 3
Geschichte der Transistoren
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1948 patentiert durch Shockley, Bardeen und Brattain
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50er Jahren Wettlauf zwischen Röhre und Transistor
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Zuerst Germanium-Transistoren in Glasröhrchen
Der erste Transistor
Varianten von Transistoren
bipolare Varianten
➔ Fototransistor
➔ Darlington Transistor
➔ HBT / HJBT - Heterojunction Bipolartransistor
➔ IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor
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unipolare Varianten
➔ JFET - Sperrschicht Feldeffekttransistor
➔ MOSFET - Metall-Oxid-Feldeffekttransistor
➔ MISFET - Schottky-Feldeffekttransistor
➔ HEMT - High Electron Mobility Transistor
➔ ISFET - Ionen-Sensitiver Feldeffekttransistor
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Bipolartransistor
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besteht aus drei dünnen Halbleiterschichten (npn oder pnp)
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kleiner Strom durch BE bewirkt großen Strom durch CE
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ist stromgesteuert und hat geringe Eingangsimpendanz
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zumeist in Verstärkerschaltungen genutzt
Fototransistor
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ähnlich dem Bipolartransistor, nur Ansteuerung mit Licht
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schaltet Verbraucher, durch Verstärkung des Fotostroms
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Anwendung durch Lichtschtranken und Optokopplern
Darlington-Transistor
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besteht aus 2 kombinierten Bipolartransistoren
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Vorteil: gleicher Platz – höhere Stromverstärkung
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Nachteile: doppelte Basis-Emitter-Spannung
Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)
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1984 durch Siemens und Harris entwickelt
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kleiner Eingangswiderstand, fast leistungslose Ansteuerung
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besonders gut als Leistungsschalter (bis 3000 A)
unipolare Transistoren (FETs)
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aktive, nichtlineare Halbleiterbauelemente mit 3 Anschlüssen
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FETs sind spannungsgesteuert
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Es gibt Anreicherungs- und Verarmungs-FETs
Sperrschicht Feldeffekttransistor (JFET)
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Gatespannung steuert Strom durch den Kanal
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großer Eingangswiderstand, dadurch leistungsarme Steuerung
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Anwendung in Verstärkern, Analogschalter, Oszillatoren
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Nicht für hochfrequente Anwendungen geeignet
Metall-Oxid-Feldeffekttransistor (MOSFET)
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Gate ist elektrisch isoliert vom Leitungskanal
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Leitfähigkeit wird stromlos gesteuert
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einfache Herstellung, für integrierte Schaltungen
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schlecht für hochfrequente Anwendungen
High Electron Mobility Transistor (HEMT)
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ähnlich dem MOSFET, besteht aus verschiedenen Halbleitern
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oft aus Aluminium-Gallium-Arsenid und Gallium-Arsenid
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Elektronengas zwischen Grenze dient als leitfähiger Kanal
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hohe Elektronenbeweglichkeit
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sehr gut für Hochfrequenzanwendungen nutzbar
Ion-Selective Feldeffekttransistor (ISFET)
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Ionensensitive Schicht, statt metallisches Gate
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Ionenanzahl in Flüssigkeit steuert den Kanal
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roboste Bauweise und sehr präzise
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für medizinischen Bereich entwickelt
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Einsatz auch in Industrie und Laboren
Der Thyristor
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konsequente Erweiterung mit mehreren Schichten (pnpn)
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im Grundzustand in beide Richtungen sperrend
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stellt eine steuerbare Diode da
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zünden durch Strominjektion am Gate (eine Richtung leitend)
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löschen durch Abschalten der Spannung
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Für große Sröme, aber Grenzfrequenz von 200 Hz
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elektr. Motoren, Lichtsteuerung, Hochspannungs-DC-Übertrager
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zum Teil schon wieder durch IGBTs verdrängt