Base

In einem Bipolartransistor (BJT) ist die Basis die dünne mittlere Schicht aus Halbleitermaterial zwischen Emitter und Kollektor. Sie ist die Steuerklemme: Ein kleiner Strom, der auf die Basis angewendet wird, moduliert einen viel größeren Strom zwischen Emitter und Kollektor. Das macht den BJT als Verstärker oder Schalter nützlich.

Die Basis ist physikalisch eine schwach dotierte Region, in modernen Bauelementen typischerweise nur wenige Mikrometer dick. Bei einem NPN-Transistor ist die Basis aus p-Silizium, bei einem PNP-Transistor aus n-Silizium. Das Dotierniveau ist entscheidend: Die Basis muss dünn genug sein, damit Ladungsträger effizient hindurchdiffundieren, aber schwach genug dotiert, um einen brauchbaren Stromverstärkungsfaktor zu erhalten. Das Verhältnis zwischen Basisstrom und Kollektorstrom wird als hFE oder Beta ausgedrückt und liegt bei universellen Transistoren typischerweise zwischen 50 und 300.

Basisstrom und Verstärkung

Wenn Sie eine Spannung auf die Basis bezogen auf den Emitter anwenden, werden Sie die Basis-Emitter-Diode in Durchlassrichtung gepolt. Das führt dazu, dass Emitterstrom in die Basis fließt, und der meiste dieses Stroms wird durch die in Sperrrichtung gepolte Basis-Kollektor-Diode in den Kollektor gezogen. Der Basisstrom selbst ist nur ein kleiner Bruchteil des gesamten Emitterstroms, weil die meisten vom Emitter eingespritzten Ladungsträger die Basis durchqueren, ohne zu rekombinieren. Daher kann die Basis einen viel größeren Kollektorstrom steuern: Ein oder zwei Milliampere Basisstrom können Hunderte von Milliampere am Kollektor schalten.

Die Basisklemme wird als Bonddraht oder Lötfahne am Transistorgehäuse herausgeführt. Bei durchsteckkontaktierten Bauelementen wie dem 2N2222 oder 2N3904 ist sie einer der drei Anschlussdrähte. Die Basis ist anfällig für Leckströme und Verschmutzung auf der Chipoberfläche. Deshalb zeigen alte Transistoren, die unter feuchten Bedingungen gelagert wurden, manchmal einen verschlechterten Verstärkungsfaktor. Moderne Kunststoffgehäuse mit Epoxidharz haben dieses Problem weitgehend gelöst.

Der Begriff Basis hat keine offensichtliche physikalische Bedeutung; er ist einfach eine historische Konvention aus der frühen Halbleiternomenklatur. Der Emitter "emittiert" Ladungsträger, der Kollektor "sammelt" sie, und die Basis wurde als die Zwischenklemme benannt. Verwechslungen mit der Basis eines Transistorverstärkerschaltkreises (dem Arbeitspunkt, um den Signale verstärkt werden) entstehen manchmal in Gesprächen, aber das sind unterschiedliche Konzepte.