Wie funktioniert ein Transistor? Halbleiterphysik anschaulich erklärt

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Woraus ein Transistor besteht, wie er arbeitet und für welche unterschiedlichen Aufgaben und Anwendungsgebiete er infrage kommt und eingesetzt wird – diese Fragen werden im Folgenden anschaulich erklärt.

Die moderne Nachrichtentechnik erlebte zu Beginn des 20. Jahrhunderts ihren Durchbruch, als die ersten Elektronenröhren für die Signalverstärkung entwickelt waren. Trotz ihrer Nachteile – wie etwa geringe Lebensdauer oder hoher Stromverbrauch – hielt ihre Dominanz bis Mitte der fünfziger Jahre. Erst dann erkannte man, dass der im Jahr 1947 von den amerikanischen Physikern William B. Shackley, John Bardeen und Walter H. Brittain entwickelte erste funktionsfähige Bipolar-Transistor zu einer ernst zu nehmenden Konkurrenz für die als unverzichtbar geltenden Röhren werden könnte (Abb. 1 b). Den drei Physikern war es gelungen, erstmals einen Stromkreis mittels eines elektrischen Signals zu steuern. Als die drei Wissenschaftler für ihre bahnbrechende Entwicklung 1956 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden, gab es bereits die ersten transistorbestückten Geräte zu kaufen. Seither sind Transistoren aus elektrischen Geräten nicht mehr wegzudenken; heute bilden integrierte Schaltkreise mit Milliarden von Transistoren das Herz eines jeden PC-Prozessors mit der Tendenz, immer noch kleiner und schneller zu werden.

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