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Der pnp- Transistor

Kollektor
Basis
Emitter
Durchlasspolung
Sperrpolung

Bild 1: Ein pnp Transistor mit seinen Vorspannungen

Kollektor
Basis
Emitter
Durchlasspolung
Sperrpolung

Bild 1: Ein pnp Transistor mit seinen Vorspannungen

Prinzipiell arbeitet ein pnp Transistor genauso wie ein npn Transistor. Aber da die Zonenfolge anders ist, d.h. Emitter, Basis und Kollektor sind gegenüber dem npn Transistor entgegengesetzt dotiert, fließt der Strom also mittels anderer Ladungsträger! Die Majoritätsträger im pnp Transistor sind die Elektronenlöcher. Aber um diese Löcherleitung überhaupt zu ermöglichen, müssen auch die Vorspannungen umgepolt werden. Den Anschluss der Spannungen zeigt das Bild 1.

Hier kann man auch genau das gleiche Verfahren anwenden, sich die richtige Anschlusspolung zu merken, wie beim npn Transistor. Wieder werden die Anschlüsse des Transistors in der Reihenfolge „Emitter-Basis-Kollektor” betrachtet. Wie das Bild 1 zeigt, hat der Emitter, der durch den ersten Buchstaben der pnp Zonenfolge gekennzeichnet ist, gegenüber der Basis ein positiveres Potential. die Basis (zweiter Buchstabe) ist also negativer und der Kollektor wieder positiver vorgespannt. (Da sich die Kollektorspannung wieder mit der Basisspannung überlagert, muss für die geforderte Sperrpolung der Kollektor eine sehr viel größere negative Spannung bezogen zum Emitter haben.) Innerhalb des pnp Transistorkristalls ist überwiegend die Löcherleitung für den Stromfluss verantwortlich. Außerhalb des Transistorkristalls liegt dagegen ein reiner Elektronenstrom vor.

Kollektor
Basis
Emitter
Durchlass-
polung

Bild 2: pn- Übergang in Durchlasspolung beim pnp- Transistor.

Kollektor
Basis
Emitter
Durchlass-
polung

Bild 2: pn- Übergang in Durchlasspolung beim pnp- Transistor.

pn Übergang in Durchlasspolung

Die positive Spannung am Emitter zieht die freien Elektronen aus der Basis an und die negative Spannung an der Basis stößt die Elektronen ab, die also in Richtung Emitter fließen. Kommt ein Elektron im p-dotierten Halbleitermaterial des Emitters an, so wird es dort sofort ein Elektronenloch besetzten, d.h. rekombinieren. Gleichzeitig verlässt ein Elektron am Anschluss des Emitters den Halbleiterkristall, fließt zur Batterie und erzeugt somit den Basisstrom (IB).

pn Übergang in Sperrpolung

Bei dem in Sperrpolung betriebenen pn Übergang verhindert die gegenüber der Basis negativere Spannung des Kollektors einen Stromfluss durch die Majoritätsträger.

Jedoch bewirkt die gleiche negative Spannung einen geringen Sperrstrom durch die Minoritätsträger, hier in der Basis den Elektronenlöchern. Diese Ladungsträger überwinden den pn Übergang von der Basis zum Kollektor. Da diese Löcherleitung aber eben doch durch Elektronen bewirkt wird, die sich in entgegengesetzter Richtung bewegen, kommt ein messbarer Stromfluss zustande, der aber auf Grund der geringen Anzahl der Minoritätsträger nur im Mikroampere-Bereich liegt.

Kollektor
Basis
Emitter
Sperr-
polung

Bild 3: pn Übergang in Sperrpolung beim pnp Transistor.

Kollektor
Basis
Emitter
Sperr-
polung

Bild 3: pn Übergang in Sperrpolung beim pnp Transistor.

Zusammenwirken beider pn Übergänge
Kollektor
Basis
Emitter
Sperr-
polung
Durchlass
polung
Löcher-
leitung
Elektronenleitung
IC
IB

Bild 4: Funktion eines pnp- Transistors.

Kollektor
Basis
Emitter
Sperr-
polung
Durchlass
polung
Löcher-
leitung
Elektronenleitung
IC
IB

Bild 4: Funktion eines pnp- Transistors.

Das Zusammenwirken der beiden pn- Übergänge ist ähnlich dem npn- Transistor, aber mit dem Unterschied, dass hier im p- dotierten Halbleitermaterial des Emitters und des Kollektors die Majoritätsträger eben die Elektronenlöcher sind. Deshalb verdrängt der positiv vorgepannte Emitter die Elektronenlöcher in Richtung Basis. Dort angekommen, rekombinieren die Elektronenlöcher mit den freien Elektronen der Basis. Aber da wie schon gesagt, diese Basis eine geometrisch sehr dünne Schicht ist, werden weit über 90% der Ladungsträger durch die sehr hohe negative Spannung (VCC) des Kollektoranschlusses angezogen und erreichen somit nicht den Basisanschluss. Und für jedes Elektronenloch, was am Kollektoranschluss ankommt, wird ein Elektron aus der Batterie geliefert, welches im Endeffekt einen relativ großen Elektronenstrom vom Kollektor zum Emitter bewirkt.

Bild 5: Ströme im pnp- Transistor.

Bild 5: Ströme im pnp- Transistor.

Trotzdem der Elektronenstrom außerhalb des Halbleiterkristalls eines pnp Transistors entgegengesetzt dem Elektronenstrom (ebenfalls außerhalb des Halbleiterkristalls) eines npn Transistors ist, fließen in beiden Transistortypen die Majoritätsträger immer vom Emitter zum Kollektor! Auch beim pnp Transistor addieren sich die Ströme des Basisstromkreises (IB) und des Kollektorstromkreises (IC) zum gemeinsamen Emitterstrom (IE). Auch hier bewirkt ein relativ kleiner Basisstrom, dass sehr viel mehr Majoritätsträger den ersten pn Übergang überwinden können, dann zum Kollektor abwandern und somit einen sehr viel größeren Kollektorstrom verursachen, dessen Größe durch den kleineren Basisstrom geregelt wird.