Ein Transistor hat stets drei Anschlüße (Basis, Emitter und Kollektor). Bezeichnet werden diese mit den Buchstaben: B, E und C.
Will man jedoch die Anschlußreihenfolge wissen, so benötigt man eine Anschlußtabelle und es gibt derart viele verschiedene Transistoren mit ebenso vielen verschiedenen Anschlußbelegungen, daß solche Tabellen ganze Bücher füllen können. Deshalb halten wir uns hier nicht mit den Anschlußbelegungen der einzelnen Transistoren auf, sondern kommen lieber zu den Fähigkeiten eines Transistors.

Waren die Einsatzmöglichleiten bei den Dioden schon vielfältig, so sind sie beim Transistor nahezu unüberschaubar. Man kann diese aber zu zwei Grundeinsatzmöglichkeiten zusammenfassen:

1. Der Transistor als Verstärker
2. Der Transistor als Schalter

Beim ersten Punkt nutzt man die Fähigkeit des Transistors den Strom zu steuern. Das geschieht, indem man dem Transistor über den Basisanschluß einen variablen Strom zuführt und dieser (Steuer-)Strom zu einer proportionalen Änderung des wesentlich stärkeren Kollektorstroms führt.

Wir wollen uns an dieser Stelle aber dem zweiten Punkt (Transistor als Schalter) zuwenden. Der Unterschied liegt darin, daß der Transistor bei dieser Anwendung nur zwei Zustände (leiten oder nicht leiten) annehmen soll. Beim Verstärkerbetrieb hingegen strebt man eine lineare Verstärkung des Eingangsstroms an. Es gibt also unendlich viele Zwischenstufen.

Wenn wir an einen Schalter denken, stellen wir uns immer einen idealen Schalter vor. Ein idealer Schalter hat nur zwei Zustände: Ein und Aus oder anders ausgedrückt: Strom leiten und Strom unterbrochen. Nun, das kann ein Transistor nicht. Jedenfalls nicht so ganz, denn im durchgeschalteten Zustand fällt an dem Transistor eine (Durchlaß-) Spannung ab und im gesperrten Zustand fließt noch ein (geringer) Reststrom. Ein "idealer" Schalter ist der Transistor also nicht. Er erfüllt aber dennoch seine Aufgabe recht gut.

Dazu sehen wir uns einmal das folgende Schaltbild an:

In dieser Schaltung wird der Stromfluß aufgeteilt. Zum einen fließt ein Strom vom Pluspol über den Widerstand, den Schalter und die Basis-/Emitterstrecke zum Minuspol der Batterie und zum anderen fließt ein Strom vom Pluspol über die Glühlampe und die Kollektor-/Emitterstrecke zum Minuspol. Beide Ströme fließen aber nur, wenn der Schalter geschlossen ist.

Den Reststrom, der (bei gesperrtem Transistor) vom Kollektor zum Emitter fließt, können wir in dieser Schaltung vernachlässigen, weil er so gering ist, daß er die Glühlampe nicht zum Leuchten bringen kann. Auch der Spannungsabfall im durchgeschalteten Betrieb des Transistors spielt keine große Rolle, weil dadurch die Glühlampe nur unwesentlich dunkler leuchtet.

Der Widerstand in der Schaltung dient zur Steuerung des Basisstroms und somit auch des Kollektorstroms. Wie groß dieser Widerstand sein muß, hängt von dem verwendeten Transistor und von der Glühlampe ab.
Transistoren besitzen je nach Typ unterschiedliche Stromverstärkungsfaktoren (mit B oder ß = beta bezeichnet). Die Höhe des Stromverstärkungsfaktors kann man Transistor-Datenbüchern entnehmen.

Nehmen wir mal als Beispiel den "BC140/16". Dabei handelt es sich um einen Kleinleistungstransistor mit einem Stromverstärkungsfaktor von 100-250. Diese Angabe sagt uns, daß der Basisstrom (I_BE) 100-250 mal kleiner als der Kollektorstrom (I_CE) sein darf. Dieser Transistor kann außerdem einen maximalen Strom von 1 Ampere schalten und hat eine max. Verlustleistung von 3.7 Watt.
Ergänzen wir nun auch noch die anderen Bauteile in unserer Schaltung: Als Spannungsquelle dient uns eine 4.5 Volt Batterie und die Glühlampe hat folgende Daten: 3.7 Volt/0.3 Ampere (300mA).

Wir wählen hier eine Glühlampe mit 3.7 Volt, weil an der Kollektor-/Emitterstrecke des Transistors eine Spannung (U_CE) von 0.7 Volt abfällt. Diese müssen wir von der Gesamtspannung abziehen und erhalten so die Spannung für die Glühlampe.

Anhand dieser Angaben können wir nun den Wert des Widerstands berechnen. Der Kollektor-/Emitterstrom (I_CE) beträgt 0.3 Ampere (Strom der Glühlampe). Wenn wir diesen Strom durch den Verstärkungsfaktor (=100) des Transistors teilen, dann erhalten wir 0.003 Ampere (3mA). Dieser Strom muss von der Basis zum Emitter (I_BE) fließen, damit der Kollektor-/Emitterstrom (I_CE) 0.3 Ampere (300mA) beträgt.

Außerdem benötigt ein Transistor zum Durchschalten eine Basis-/Emitterspannung (U_BE) von etwa 0.7 Volt.

Was suchen wir? Genau, den Wert des Basiswiderstandes. Und welche Formel wird uns jetzt wieder einmal begegnen? Ja, richtig. Das Ohmsche Gesetz.

Wir wissen die Spannung (4.5 Volt) und kennen den Strom (0.003 Ampere). Was uns fehlt ist der Widerstand. Also:

Wir müssen allerdings von der Gesamtspannung noch die Basis-/Emitterspannung abziehen, denn die fällt schon am Transistor ab.

Ein Blick in die Normreihentabelle (E12) sagt uns, daß wir einen 1200 Ohm (1.2KOhm) Widerstand benötigen (Toleranz = 5%).

Bei derart geringen Strömen (3mA) braucht man sich eigentlich keine Gedanken über die Verlustleistung machen. Wir wollen sie aber dennoch einmal berechnen (zur Übung).

Die Leistungsformel:

Das sind nur rund 11 mW. Ein 1/10-Watt-Widerstand reicht demzufolge schon aus.

Vermutlich raucht euch jetzt der Kopf, wegen der vielen Bezeichnungen von Spannungen und Strömen am und um den Transistor. Deshalb noch eine kurze Zusammenfassung:

U_CE = Kollektor-/Emitterspannung

Die Spannung, die im durchgeschalteten Transistor an der Kollektor-/Emitterstrecke abfällt (beträgt etwa 0.7V).

U_BE = Basis-/Emitterspannung

Die Spannung, die zwischen Basis und Emitter vorhanden sein muß, damit der Transistor durchschaltet (ebenfalls etwa 0.7V).

I_CE = Kollektor-/Emitterstrom

Der Strom, der als Laststrom durch den Transistor fließt (abhängig vom Steuerstrom (I_BE)).

I_BE = Basis-/Emitterstrom

Der Strom, der von der Basis zum Emitter fließen muß, damit der, um den Verstärkungsfaktor größere, Laststrom (I_CE) fließen kann.

Verschwiegen habe ich euch bisher noch, was es mit den zwei verschiedenen Schaltzeichen und den beiden Bezeichnungen (NPN + PNP) auf sich hat. Das möchte ich nun nachholen...

Bei den Transistoren gibt es zwei verschiedene Grundtypen:

NPN-Transistoren benötigen eine positive Basisspannung und

PNP-Transistoren eine negative.

Die Pfeile in den Schaltbildern haben zwei Bedeutungen:

1. Sie kennzeichnen den Emitter. Das heißt also, daß der Anschluß mit dem Pfeil jeweils den Emitter darstellt.
2. Sie zeigen die Stromflußrichtung an. Ausgehend von der technischen Stromrichtung (Plus => Minus) fließt der Strom in die Richtung, die der Pfeil anzeigt.

Es gibt diese beiden verschiedenen Typen, damit man die freie Wahl hat, mit welchen Spannungspotential man den Transistor ansteuern möchte. Das kann sehr wichtig sein, wenn z.B. ein vorgeschalteter Baustein nur positive Signale ausgibt, dann kann man mit einem PNP-Transistor nichts anfangen, da dieser ja mit negativen Signalen angesteuert werden muss.