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Dioden und Transistoren: Aufbau, Funktion und Anwendungen

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Lena Schmidt

9.2.2021

Physik

Dioden und Transistoren

Dioden und Transistoren: Aufbau, Funktion und Anwendungen

Halbleiterdioden und Transistoren sind grundlegende elektronische Bauelemente mit vielfältigen Anwendungen in der modernen Elektronik. Die Halbleiterdiode Funktion basiert auf dem p-n-Übergang, der eine Sperrschicht bildet und den Stromfluss in eine Richtung begünstigt. Transistoren erweitern dieses Konzept und ermöglichen die Verstärkung und Steuerung von elektrischen Signalen.

  • Halbleiterdioden bestehen aus n- und p-dotierten Halbleiterschichten
  • Der p-n-Übergang ist entscheidend für die Funktionsweise von Dioden und Transistoren
  • Die Halbleiterdiode Kennlinie zeigt das charakteristische Verhalten in Durchlass- und Sperrrichtung
  • NPN- und PNP-Transistoren nutzen zwei p-n-Übergänge für Verstärkung und Schaltfunktionen
...

9.2.2021

1972

Dioden und Transistoren
Innerer Aufbau einer Diode
Eine Halbleiterdiode, kurz auch Diode genannt, ist ein elektronisches Bauelement,
das aus

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Kennlinie und Verhalten einer Halbleiterdiode

Die Halbleiterdiode Kennlinie ist eine grafische Darstellung des Stromflusses in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Sie zeigt das charakteristische Verhalten der Diode in Durchlass- und Sperrrichtung.

In der Halbleiterdiode Durchlassrichtung wird die Sperrschicht durch die anliegende Spannung abgebaut, wodurch die Diode leitend wird. Im Gegensatz dazu bewirkt eine Spannung in Sperrrichtung eine Vergrößerung der Sperrschicht, was den Stromfluss verhindert.

Vocabulary: Durchlassrichtung - Die Richtung, in der eine Diode den Stromfluss zulässt. Vocabulary: Sperrrichtung - Die Richtung, in der eine Diode den Stromfluss blockiert.

Die Funktionsweise einer Diode basiert auf ihrem asymmetrischen Aufbau aus zwei unterschiedlichen Halbleiterbauelementen. Dieser Aufbau ermöglicht es der Diode, in einer Richtung leitend zu sein und in der anderen zu sperren.

Highlight: Die natürliche Sperrschicht an der Grenzfläche der beiden Halbleiterelemente ist der Schlüssel zum Verständnis des Diodenverhalten.

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Innerer Aufbau einer Diode
Eine Halbleiterdiode, kurz auch Diode genannt, ist ein elektronisches Bauelement,
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Aufbau und Funktionsweise von Transistoren

Der NPN-Transistor besteht aus zwei n-leitenden Schichten, zwischen denen eine dünne p-leitende Schicht liegt. Im Gegensatz dazu hat der PNP-Transistor zwei p-leitende Schichten mit einer dünnen n-leitenden Schicht dazwischen.

Ein Transistor funktioniert im Prinzip wie zwei entgegengesetzt geschaltete Halbleiterdioden. Die Anschlüsse eines NPN-Transistors sind Emitter NN, Basis PP und Kollektor NN.

Example: In einer einfachen Emitter-Schaltung wird der Emitter an Minus, der Kollektor an einen Verbraucher z.B.eineLampez.B. eine Lampe und der Verbraucher an Plus angeschlossen.

Die Funktionsweise eines Transistors basiert auf der Steuerung des Stromflusses zwischen Emitter und Kollektor durch eine kleine Spannung an der Basis. Wenn eine positive Spannung an die Basis angelegt wird, werden Elektronen vom Emitter angezogen und beschleunigt.

Highlight: Die dünne Basis ermöglicht es den meisten Elektronen, sie zu durchqueren und in den Kollektor zu gelangen, was den Hauptstromfluss durch den Transistor ermöglicht.

Der Verstärkungsfaktor eines Transistors ergibt sich aus dem Verhältnis der Elektronen, die zur Basis abfließen, zu denen, die den Kollektor erreichen. Dieses Verhältnis bleibt über einen großen Bereich konstant und ermöglicht die charakteristische Verstärkungswirkung des Transistors.

Definition: Verstärkungsfaktor - Das Verhältnis zwischen dem Kollektorstrom und dem Basisstrom in einem Transistor, das die Verstärkungsleistung des Bauteils angibt.

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Physik

1.972

9. Feb. 2021

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Dioden und Transistoren: Aufbau, Funktion und Anwendungen

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Lena Schmidt

@lena_schmidt.03

Halbleiterdioden und Transistoren sind grundlegende elektronische Bauelemente mit vielfältigen Anwendungen in der modernen Elektronik. Die Halbleiterdiode Funktion basiert auf dem p-n-Übergang, der eine Sperrschicht bildet und den Stromfluss in eine Richtung begünstigt. Transistoren erweitern dieses Konzept und ermöglichen die... Mehr anzeigen

Dioden und Transistoren
Innerer Aufbau einer Diode
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Kennlinie und Verhalten einer Halbleiterdiode

Die Halbleiterdiode Kennlinie ist eine grafische Darstellung des Stromflusses in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Sie zeigt das charakteristische Verhalten der Diode in Durchlass- und Sperrrichtung.

In der Halbleiterdiode Durchlassrichtung wird die Sperrschicht durch die anliegende Spannung abgebaut, wodurch die Diode leitend wird. Im Gegensatz dazu bewirkt eine Spannung in Sperrrichtung eine Vergrößerung der Sperrschicht, was den Stromfluss verhindert.

Vocabulary: Durchlassrichtung - Die Richtung, in der eine Diode den Stromfluss zulässt. Vocabulary: Sperrrichtung - Die Richtung, in der eine Diode den Stromfluss blockiert.

Die Funktionsweise einer Diode basiert auf ihrem asymmetrischen Aufbau aus zwei unterschiedlichen Halbleiterbauelementen. Dieser Aufbau ermöglicht es der Diode, in einer Richtung leitend zu sein und in der anderen zu sperren.

Highlight: Die natürliche Sperrschicht an der Grenzfläche der beiden Halbleiterelemente ist der Schlüssel zum Verständnis des Diodenverhalten.

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Aufbau und Funktionsweise von Transistoren

Der NPN-Transistor besteht aus zwei n-leitenden Schichten, zwischen denen eine dünne p-leitende Schicht liegt. Im Gegensatz dazu hat der PNP-Transistor zwei p-leitende Schichten mit einer dünnen n-leitenden Schicht dazwischen.

Ein Transistor funktioniert im Prinzip wie zwei entgegengesetzt geschaltete Halbleiterdioden. Die Anschlüsse eines NPN-Transistors sind Emitter NN, Basis PP und Kollektor NN.

Example: In einer einfachen Emitter-Schaltung wird der Emitter an Minus, der Kollektor an einen Verbraucher z.B.eineLampez.B. eine Lampe und der Verbraucher an Plus angeschlossen.

Die Funktionsweise eines Transistors basiert auf der Steuerung des Stromflusses zwischen Emitter und Kollektor durch eine kleine Spannung an der Basis. Wenn eine positive Spannung an die Basis angelegt wird, werden Elektronen vom Emitter angezogen und beschleunigt.

Highlight: Die dünne Basis ermöglicht es den meisten Elektronen, sie zu durchqueren und in den Kollektor zu gelangen, was den Hauptstromfluss durch den Transistor ermöglicht.

Der Verstärkungsfaktor eines Transistors ergibt sich aus dem Verhältnis der Elektronen, die zur Basis abfließen, zu denen, die den Kollektor erreichen. Dieses Verhältnis bleibt über einen großen Bereich konstant und ermöglicht die charakteristische Verstärkungswirkung des Transistors.

Definition: Verstärkungsfaktor - Das Verhältnis zwischen dem Kollektorstrom und dem Basisstrom in einem Transistor, das die Verstärkungsleistung des Bauteils angibt.

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Innerer Aufbau und Funktionsweise einer Halbleiterdiode

Eine Halbleiterdiode ist ein elektronisches Bauelement, das aus zwei unterschiedlich dotierten Schichten desselben Grundmaterials besteht. Der Aufbau umfasst einen n-Halbleiter und einen p-Halbleiter sowie den Bereich zwischen beiden Schichten, den sogenannten p-n-Übergang.

Die Entstehung der Sperrschicht in der Diode lässt sich durch das Fehlen freier Ladungsträger erklären. In der Sperrrichtung Diode sind im mittleren Bereich weder Elektronen im n-Gebiet noch freie Löcher im p-Gebiet vorhanden, was zur Bildung der Sperrschicht führt.

Definition: Die Sperrschicht ist ein Bereich in der Diode, in dem keine freien Ladungsträger verfügbar sind, was den Stromfluss in Sperrrichtung verhindert.

Die Gegenspannung in der Diode entsteht durch den Konzentrationsausgleich der Ladungsträger am p-n-Übergang. Dieser Prozess, auch als Diffusion bekannt, führt dazu, dass Elektronen vom n- in den p-Bereich wandern und dabei die "Löcher" im p-Bereich auffüllen.

Highlight: Die Diffusionsspannung, die sich bei diesem Vorgang aufbaut, stoppt den weiteren Ladungsträgeraustausch und stellt einen Gleichgewichtszustand her.

Example: Bei Silizium-Dioden stellt sich dieser Gleichgewichtszustand bei etwa 0,6 bis 0,7 Volt ein, abhängig von der Dotierung.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Julia S

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Marcus B

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