Physik-Übung * Jahrgangsstufe 9 * Der Transistor Blatt 1

Transkript

1 Physik-Übung * Jahrgangsstufe 9 * Der Transistor latt 1 Aufbau eines Transistors Ein npn-transistor entsteht, wenn man zwei n-dotierte Schichten mit einer dünnen dazwischen liegenden p-dotierten Schicht kombiniert. Die p-schicht wird asis () genannt, die beiden n-schichten heißen Emitter E und Kollektor (). Jeder der beiden p-n-übergänge stellt eine Diode dar, wobei die beiden Dioden gegeneinander geschaltet sind. n p n E Es gibt auch pnp-transistoren. Überlege, wie diese aufgebaut sind und welches Schaltbild dafür wohl verwendet wird. Versuch 1 aue die abgebildete Schaltung auf. Verbinde dann die beiden Kontakte x und y mit jeweils zwei der Anschlüsse des Transistors (also Emitter, asis bzw. Kollektor) und gib in der Tabelle an, ob die LED leuchtet. 6 V x y E Pluspol P Minuspol M LED E E E E Kann deiner Meinung nach ein Strom vom Emitter zum Kollektor fließen, wenn die beiden Dioden im Transistor gegeneinander geschaltet sind? Prüfe das mit dem nächsten Versuch! Versuch 2 aue die abgebildete Schaltung auf. Verbinde dann die vom kommende Leitung mit dem Pluspol (Punkt A) bzw. dem Minuspol (Punkt ) der atterie. Leuchtet die Lampe? Notiere hier deine eobachtung! A 4,5V 4V/0,04A

2 Physik-Übung * Jahrgangsstufe 9 * Der Transistor latt 2 Versuch 2 zeigt: Fließt ein auch nur kleiner asisstrom I von der asis zum Emitter, so fließt ein viel größerer Kollektorstrom I vom Kollektor zum Emitter. Dies zeigt nun auch ein Versuch 3. Versuch 3 aue die abgebildete Schaltung auf. Überbrücke dann die losen Kabelenden bei A und mit deinem Finger. Notiere deine eobachtung! Kannst du die eobachtung erklären? A 12 V Versuch 4 aue die abgebildete Schaltung auf. Stelle das Potentiometer (veränderlicher Widerstand) so ein, dass die Lampe (4V/0,04A) gerade leuchtet. Verstehst du, wozu das Potentiometer in der Schaltung dient? (Wenn nicht, dann miss die Spannung U E zwischen asis und Emitter E in Abhängigkeit von der Stellung des Potentiometers.) Decke dann den LDR ab. 12 V 10 kω LDR 4V/0,04A Notiere deine eobachtung und erkläre sie. U E

3 Physik-Übung * Jahrgangsstufe 9 * Der Transistor latt 3 Die Versuche haben gezeigt, dass ein offensichtlich sehr kleiner asisstrom I zwischen asis und Emitter dazu führt, dass ein relativ großer Kollektorstrom I vom Kollektor zum Emitter fließt. Im Transistor steuert also ein kleiner asisstrom einen großen Kollektorstrom. Im nächsten Versuch sollst du die Stärke des asisstroms und Kollektorstroms messen und miteinander vergleichen. Versuch 5 aue die folgende Schaltung auf. Wozu benötigt man das Potentiometer? Überlege vor dem Einschalten, welche Stromstärken für I bzw. I zu erwarten sind. I 100 Ω Schalte nun die Stromversorgung ein und stelle das Potentiometer so ein, dass die LED leuchtet. 10 kω 9 V Führe die Messung von I und I durch. I Funktionsweise der Potentiometer-Schaltung: Gemessene Stromstärken: Stromstärke I Stromstärke I

4 100 kω Physik-Übung * Jahrgangsstufe 9 * Der Transistor latt 4 Versuch 6 (I -I -Kennlinie des Transistors) aue bei geöffnetem Schalter die abgebildete Schaltung auf und stelle das Potentiometer (100 kω) auf Null. Achte darauf, dass der asisstrom I keinesfalls den Wert von 0,004 A übersteigt. Erhöhe schrittweise den asisstrom I und notiere die zugehörigen Werte des Kollektorstroms I in der Tabelle. (I sollte dabei 0,6A nicht überschreiten!) 4,5 V 100 Ω I I Trage die Messwerte in ein I -I -Diagramm und zeichne die I -I -Kennlinie. estimme im linearen ansteigenden Teil der Kennlinie den so genannten Stromverstärkungsfaktor Überlege dir eine Anwendungsmöglichkeit des Transistors. ß I I I in ma.. I in ma

5 100 kω Physik-Übung * Jahrgangsstufe 9 * Der Transistor latt 5 Versuch 7 (Eingangskennlinie des Transistors) aue bei geöffnetem Schalter die abgebildete Schaltung auf und stelle das Potentiometer (100 kω) auf Null. Achte darauf, dass die asis-emitter-spannung U E keinesfalls den Wert von 1,0 V übersteigt (Zerstörungsgefahr für den Transistor!). Schließe den Schalter und erhöhe die Spannung U E vorsichtig in geeigneten Schritten. Öffne sofort den Schalter, falls der asisstrom 100mA zu überschreiten droht! 4,5 V U E I U E in ma.. I in ma Zeichne die U E -I -Kennlinie (auch Eingangs-Kennlinie genannt). estimme den Spannungswert für U E, bei dem die Kollektor-Emitter-Strecke leitend wird.