Um noch mal auf die Frage zurückzukommen:
Zitat :
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Es scheint irgendwie auch zu funktionieren, bekomme aber ein zappeliges Signal.
Was passiert da physikalisch?
Ich begreife es nicht ganz.
Normalerweise müsste es doch bei einem npn-Transistor gleich sein, ob der Strom von Emitter zu Kollektor, oder umgekehrt fließt. |
Im Prinzip kannst du einen npn- (oder pnp-) Transistor "falschrum" betreiben. Manchmal macht man das sogar absichtlich. Man nennt das Inversbetrieb.
Allerdings darfst du dabei keine gleichen Eigenschaften erwarten, sondern eine deutliche Verschlechterung. Gewöhnlich ist dann
1) die Stromverstärkung deutlich geringer, z.B. 40 anstatt 250,
2) die Belastbarkeit ist geringer und
3) ist die Spannungsfestigkeit geringer, typisch nur noch ca. 6V.
1) und 3) Ist die Folge einer unterschiedlichen Dotierung von Emitter und Kollektor. Für eine hohe Stromverstärkung braucht man einen hohen Emitterwirkungsgrad, d.h. der Strom der Emitterdiode (ist die Summe von Elektronenstrom aus dem Emitter in die Basis und Löcherstrom von der Basis in den Emitter) muss zum weitaus grössten Teil aus Elektronen bestehen.
Man erreicht das durch eine sehr starke n-Dotierung des Emitters. Leider geht damit auch eine geringere Sperrspannung der B-E-Diode einher.
Der Kollektor hingegen ist wesentlich schwächer dotiert, oft schichtweise auch allmählich steigend, um dort hohe Sperrspanungen zu erzielen. Mehr als 1000V sind möglich. Da solch schwach dotiertes Silizium aber auch relativ hochohmig ist, und man oft Wert auf eine geringe Kollektor-Emitter-Restspannung legt, geht man auch Kompromisse ein.
Die Stromverstärkung 1) im Inversbetrieb wird auch dadurch verschlechtert, dass Emitter und Kollektor unterschiedliche Geometrien aufweisen. Die vom Emitter gelieferten Elektronen stammen vorwiegend aus den Randgebieten der Elektrode, und auf ihrem Weg zum Kollektor diffundieren sie noch etwas zur Seite. Aus diesem Grund ist der Emitter ziemlich klein (wenig Kapazität, hohes Verhältnis von Umfang zu Fläche), während der Kollektor eine grossflächige Elektrode ist.
2) Der Kollektor ist auch deshalb großflächig, weil dort die meiste Verlustleistung entsteht und abgeführt werden muss. Die von der Kollektorspannung beschleunigten Elektronen verlieren im schwach dotierten Kollektorbereich ihre kinetische Energie, wodurch es dort zur stärksten Erwärmung kommt. Aus diesem Grund wird bei den meisten Transistoren der Kristall mit der Kollektorseite auf das Gehäuse aufgelötet.
Es dürfte klar sein, dass der vergleichweise winzige Emitteranschluss, als Kollektor verwendet, bei weitem nicht so viel Wärme abführen kann, wie der "offizielle" Kollektor.
Was deinen Phototransistor angeht, so wird dort der Basisstrom für den npn-Transistor von einer Photodiode, die parallel zu C-B-Diode des Transistors liegt, geliefert.
Wenn du dieses Gebilde nun umdrehst, so wird die Photodiode parallel zur E-B-Diode als Photoelement betrieben. Da aber die U_BE des Transistors recht nah an der Leerlaufspannung dieses Photoelements liegt, kommt auch nur ein geringer Basisstrom zustande. Das zusätzlich zu schlechteren Stromverstärkung des Inverstransistors.
Im Übrigen ist fast jede Sperrschicht lichtempfindlich.
Falls du in deiner Bastelkiste Transistoren im Metallgehäuse findest, kannst ja mal einen davon mit Feile oder Laubsäge öffnen und die Lichtempfindlichkeit prüfen.
Auch viele LED sind gute Photodioden. Zwar ist wegen der kleinen Kristallfläche der Photostrom nur gering, aber wegen der anderen Halbleitermaterialien sind die Leerlaufspannungen meist deutlich höher als bei Si-Photodioden.
Schliess mal eine rote LED an dein Voltmeter an, und dann lass die Sonne drauf scheinen!
Die höchsten Spannungen liefern blaue LED und weil es Einstein so will, sind die auch noch für rotes, gelbes, grünes Licht völig blind, und nur blaues und ultraviolettes Licht erzeugt Ladungsträgerpaare.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 3 Jul 2021 12:40 ]
