Emitter

Der Emitter ist die stark dotierte Halbleiterregion eines Bipolartransistors (BJT), die Ladungsträger in die Basis einspritzt. In einem NPN-Transistor fließen Elektronen vom Emitter durch die Basis zum Kollektor; in einem PNP-Transistor fließen Löcher in die entgegengesetzte Richtung. Der Emitter ist im Normalbetrieb immer in Durchlassrichtung zur Basis vorgespannt und ist damit die Quelle des Signalstroms des Transistors.

Physikalisch befindet sich der Emitter an einer Ecke des Transistor-Dies, normalerweise mit der kleinsten Fläche der drei Anschlüsse. Seine Dotierungskonzentration ist um ein Vielfaches höher als die der Basis, typisch um das 10- bis 100-fache. Diese Asymmetrie ist beabsichtigt: Sie sorgt dafür, dass der Großteil des Stroms über die Basis-Emitter-Sperrschicht vom Emitter kommt und nicht von der Basis, was dem Transistor sein Verstärkungsverhalten verleiht. Ohne diesen Dotierungsgradienten würde sich das Bauteil wie zwei hintereinander geschaltete Dioden verhalten statt als Verstärker.

Der Emitter-Anschluss ist über einen Bonddraht und das Leadframe mit der externen Schaltung verbunden. In einem typischen THT-Gehäuse wird er beschriftet und durch seine physikalische Position gekennzeichnet; in SMD-Gehäusen wird er über seine Position relativ zu einem Punkt oder einer Markierung identifiziert. Temperatur und Vorspannung beeinflussen beide das Emitter-Verhalten: Wenn die Temperatur steigt, sinkt der Basis-Emitter-Spannungsabfall um etwa 2 Millivolt pro Grad Celsius, was den Basisstrom erhöht, falls die Vorspannung konstant bleibt. Dieser Temperaturkoeffizient ist eine häufige Quelle für Drift in Transistorschaltungen und muss in Präzisionsanwendungen kompensiert werden.

Emitter im Schaltungsdesign

In der Emitterfolger-Konfiguration ist der Emitter geerdet oder mit einem Lastwiderstand verbunden und dient damit als Referenzpunkt für die beiden anderen Anschlüsse. Diese Anordnung ermöglicht hohe Spannungs- und Stromverstärkung. Alternativ dazu wird in der Basisschaltung der Emitter als Eingang und der Kollektor als Ausgang verwendet, wobei Spannungsverstärkung gegen größere Bandbreite getauscht wird. Die Kollektor-Schaltung (Emitterfolger) verwendet den Emitter als Ausgang und bietet Pufferung und Impedanzanpassung statt Spannungsverstärkung.

Emitter-Größe und Geometrie beeinflussen das Hochfrequenz-Verhalten. Eine kleinere Emitterfläche reduziert parasitäre Kapazitäten und ermöglicht schnelleres Schalten, weshalb HF- und Logik-Transistoren fein strukturierte oder verschachtelte Emitterstrukturen haben. Die Basis-Emitter-Sperrschicht ist die engste und kapazitivste der drei Sperrschichten, daher bestimmt ihre Auslegung direkt die maximale Betriebsfrequenz des Transistors. Der parasitäre Reihenwiderstand im Emitter und seinen Kontakten erzeugt ebenfalls Verluste, besonders bei höheren Strömen, wo dieser Widerstand relativ zum Sperrschichtwiderstand bedeutsam wird.