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Transistoren im Einsatz

Transistoren sind elementare Bauteile moderner Elektronik. Computer und Smartphones währen ohne Sie in der heutigen Bauform nicht möglich. Ein Transistor kann elektrische Signale schalten und verstärken. Die Besonderheit liegt darin, das die Schaltung elektronisch und ohne mechanische Bewegungen ausgeführt wird.

Welche Transistortypen gibt es?

Es gibt mittlerweile eine ganze Reihe von Transistor-Typen, wichtig sind vor allem die zwei Hauptgruppen der Bipolartransistoren sowie der Feldeffekttransistoren. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in der Art der Ansteuerung.

Weitere Arten sind die Metall-Oxid-Halbleiter-Fedeffekttransistoren, die Sperrschicht-Feldeffekttransistoren sowie die Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode für die Anwendung im Bereich der Leistungselektronik.

Anwendung moderner Transistoren

Transistoren werden heutzutage mehr nach dem Anwendungsgebiet unterschieden als wie früher nach ihrer Leistung. Sie finden Einsatz in fast allen elektronischen Schaltungen und sind aus der modernen Welt nicht wegzudenken.

Digitale Schaltungstechnik

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Nimmt man alleine die Zahl der hergestellten Bauelemente so sind Transistoren vor allem in der digitalen Schaltungstechnik im Einsatz. In so genannten hochintegrierten Schaltungen finden über 1 Milliarde Transistoren auf einem Substrat Platz.

Die Aufgabe eines einzelnen Transistors kann man mit „elektrischer Schalter“ bezeichnen. Er wird dafür genutzt um einen Teilstrom entweder fließen oder nicht fließen zu lassen.

Integrierte Schaltungen finden sich in fast allen Computer-Bauteilen wie Flash- und RAM-Speicher, auf Microkontrollern und Mikroprozessoren.

Die rasante Miniaturisierung kann man deutlich sehen wenn man die Prozessoren aus verschiedenen Jahrgängen vergleicht. So fanden auf einem Intel Pentium (P5) Prozessor aus dem Jahre 1993 3.100.000 Transistoren Platz. Neun Jahre später im Jahr 2012 fanden auf einem Nvidia Kepler GK110 Grafikprozessor bereits 7.100.000.000 Transistoren Platz. Die Grenzen der physikalisch möglichen Miniaturisierung kommen dabei immer näher. Sie werden umgangen, in dem viele hochintegrierte Prozessorkerne parallel geschalten werden.

Analoge Schaltungstechnik

Auch in der analogen Schaltungstechnik finden Transistoren der beiden Bauarten ihre Verwendung. Sie werden hier zum Beispiel in Signalgeneratoren, Operationsverstärkern und als hochgenaue Referenzspannungsquelle eingesetzt.

Ein weiteres Einsatzgebiet findet sich in der hochqualitativen Audiotechnik und als diskrete Bauelemente auf Leiterplatten soweit es keine integrierte Lösung gibt.

Leistungselektronik

In der Leistungselektronik werden Transistoren als Verstärker und Wechselrichter eingesetzt. Beispiele sind hier die Leistungsverstärker in Endstufen und die Regelungstechnik in Schaltnetzteilen. Transistoren in der Leistungstechnik sind meist große Bauteile, die eine aktive oder passive Kühlung benötigen da es hier zu größeren Verlustleistungen kommen kann.

Fazit

Von den ersten angemeldeten Patenten zum Prinzip eines Transistors im Jahr 1925 bis zu heutigen hochintegrierten digitalen Schalttechnik mit vielen Milliarden Transistoren auf nur wenigen Quadratmillimetern war es eine rasante Entwicklung deren Ende noch nicht in Sicht ist. Ein nächster Entwicklungsschritt werden gedruckte Transistoren sein.

Inzwischen ist der Transistor die technische Funktionseinheit, die von der Menschheit bisher und fortwährend in den höchsten Gesamtstückzahlen produziert wird und Grundlage jeglicher modernen elektronischen Technologie darstellt.

Photo Credit: mercadoviagens.com via Compfight cc

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