Was ist ein Transistor?

Ein Transistor ist ein elektronisches Halbleiterbauelement mit drei oder vier Elektroden, das elektrische Signale verstärken, steuern, erzeugen oder schalten kann. Diese Bauelemente werden am häufigsten als Komponenten in Mikroprozessoren eingesetzt.

Transistoren als Schalter

Bipolare Transistoren werden in verschiedenen Verstärker‑ und Modulationsschaltungen eingesetzt. Die häufigste Anwendung ist der vollständige Ein‑/Aus‑Betrieb, der als Schalter bezeichnet wird. Darüber hinaus können sie auch als Verstärker oder Oszillatoren verwendet werden.

Bipolartransistoren: PNP- und NPN-Transistoren

NPN‑ und PNP‑Transistoren gehören zu den bipolaren Sperrschichttransistoren. Am Stromtransport in diesen Bauelementen sind zwei Arten von Ladungsträgern beteiligt: Elektronen und Löcher. Bipolare Transistoren entstehen durch die Kombination von drei Schichten aus P‑ und N‑dotierten Halbleitern und sind in zwei Grundvarianten erhältlich: NPN (Negativ–Positiv–Negativ) und PNP (Positiv–Negativ–Positiv).

Unabhängig von der Variante besitzen diese Transistoren immer drei Anschlüsse: E (Emitter), B (Basis) und C (Kollektor). Ein kleiner Strom, der zwischen Basis und Emitter fließt, steuert einen größeren Strom zwischen Kollektor und Emitter.

NPN-Transistor

Der NPN-Transistor ist die am häufigsten eingesetzte Form des bipolaren Transistors. Er entsteht, indem eine P‑dotierte Halbleiterschicht zwischen zwei N‑dotierten Schichten angeordnet wird. Bei diesem Typ fließt der Hauptstrom vom Kollektor zum Emitter. Der Transistor schaltet ein, sobald ein geeigneter Basisstrom fließt.

PNP-Transistor

Ein PNP-Transistor schaltet ein – das heißt, er öffnet den Stromkanal zwischen Emitter und Kollektor –, wenn ein kleiner Strom vom Emitter zur Basis fließt. Damit ein Basisstrom entstehen kann, muss die Basis gegenüber dem Emitter um etwa 0,7 V bei Silizium-Bauelementen bzw. etwa 0,3 V bei Germanium-Bauelementen negativer sein.

Der Aufbau eines PNP-Transistors ist dem eines NPN-Typs vollständig entgegengesetzt: Er besteht aus einer N‑dotierten Schicht zwischen zwei P‑dotierten Schichten. Auch PNP-Transistoren können als elektronische Schaltelemente eingesetzt werden.

PNP-Transistoren im Vergleich zu NPN-Transistoren – der Unterschied

PNP- und NPN-Transistoren unterscheiden sich in der Spannungspolarität und in der Richtung des Stromflusses. In einem NPN-Transistor fließt der Strom vom Kollektor zum Emitter, während er in einem PNP-Transistor in die entgegengesetzte Richtung fließt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass im PNP-Transistor Löcher die maßgeblichen Ladungsträger sind, während im NPN-Transistor Elektronen den Hauptanteil des Stromtransports übernehmen.

Hauptunterschiede zwischen einem NPN-Transistor und einem PNP-Transistor

• Spannungspolarität (negative Spannung und positive Spannung)
• Stromrichtungen

PNP- und NPN-Relaisausgang – Anschluss

Die Last muss bei PNP- und NPN-Transistorausgängen auf eine bestimmte Weise angeschlossen werden, da sich beide Varianten in der Anordnung ihrer PN‑Übergänge unterscheiden.

PNP-Schaltausgang

Die Last wird an den Schaltausgang angeschlossen, wobei GND als Referenzpunkt dient. Wird ein definierter Druckwert erreicht und ändert sich das Schaltsignal, wird die Versorgungsspannung (U⁺) „freigeschaltet“. Dadurch kann der Strom von U⁺ über den Transistor und die Last nach GND fließen.

NPN-Schaltausgang

Beim NPN-Ausgang dient U⁺ als Referenzpunkt, an den die Last angeschlossen wird. Ändert sich das Schaltsignal aufgrund des erreichten Druckwerts, wird die Masseverbindung (GND) „durchgeschaltet“. Dadurch kann der Strom von U⁺ über die Last und den Transistor nach GND fließen.

Identifizierung eines PNP-Transistors

Um festzustellen, ob es sich um einen NPN‑ oder einen PNP‑Transistor handelt, müssen Sie den Widerstand zwischen den Anschlüssen Emitter, Basis und Kollektor messen. Jedes Anschlusspaar wird mit einem Multimeter in beide Richtungen geprüft. Dabei ergeben sich folgende charakteristische Messwerte:

• Emitter‑Basis‑Anschlüsse: Wie bei einer normalen Diode sollte der Strom zwischen Emitter und Basis nur in eine Richtung fließen.
• Kollektor‑Basis‑Anschlüsse: Wie bei einer normalen Diode sollte der Strom zwischen Kollektor und Basis nur in eine Richtung fließen.
• Emitter‑Kollektor‑Anschlüsse: Zwischen diesen beiden Anschlüssen sollte in keiner Richtung Strom fließen.

PNP-Ausgänge des Drucksensors JUMO DELOS SI

Je nach Anforderung stehen beim Druckmessumformer JUMO DELOS SI folgende Ausgangsvarianten zur Verfügung: 1 PNP- oder 2 PNP-Schaltausgänge oder 1 PNP-Schaltausgang und analoges Ausgangssignal.

Druckmessumformer JUMO DELOS SI – verfügbare Ausführungen:

• 1 PNP-Schaltausgang
• 2 PNP-Schaltausgänge
• 1 PNP-Schaltausgang + 1 Analogausgang 4 bis 20 mA
• 1 PNP-Schaltausgang + 1 Analogausgang 0 bis 20 mA1
• 1 PNP-Schaltausgang + 1 Analogausgang 0 bis 10 V1

Verwendung der PNP-Eingänge des Druckmessumformers JUMO DELOS SI

Überschreiten des eingestellten Drucks

Dank des integrierten PNP‑Transistors löst der Druckmessumformer JUMO DELOS SI beim Überschreiten des eingestellten Druckwerts eine definierte Aktion aus, beispielsweise einen Alarm oder das Abschalten der Pumpe.

Anwendungen des Druckmessumformers JUMO DELOS SI

• Lebensmittel- und Pharmaindustrie
• CIP-/SIP‑Systeme
• Maschinen- und Anlagenbau
• Klima- und Kältetechnik

Ihre Vorteile mit dem JUMO DELOS SI auf einen Blick

• Prozesssicherheit
• Hygienisches Design mit medienberührten Teilen aus Edelstahl.
• Das System weist keine Toträume auf, wodurch mikrobiologische Kontamination verhindert wird und maximale Prozesssicherheit in hygienischen Anwendungen gewährleistet ist.
• Unkompliziert und zeitsparend
• Zeitersparnis durch die einfache lokale Konfiguration des Messgeräts oder durch die komfortable Konfiguration über ein entsprechendes Programm.
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