Bipolarer Leistungstransistor

Ein Bipolarer Leistungstransistor ist ein spezieller Bipolartransistor. Dieser Spezialtransistor ist insbesondere für das Schalten und Sperren großer elektrischer Ströme und Spannungen konzipiert. Der Leistungsbereich reicht dabei bis mehrere hundert Ampere und bis ungefähr 1000 Volt. Bekannt ist der Bipolare Leistungstransistor auch unter den Bezeichnungen „bipolar power transistor“ oder „power bipolar junction transistor“ (Power BJT), die aus der englischen Sprache abgeleitet werden.

Im Unterschied zu einem normalen Bipolartransistor weist der Bipolare Leistungstransistor einen vertikalen Halbleiteraufbau auf. Dadurch verteilen sich die elektrischen Ströme gleichmäßig über ein relativ großes Gebiet innerhalb der verschiedenen Halbleiterschichten. Im Allgemeinen muss ein Bipolarer Leistungstransistor eine hohe Spannung zwischen Basis und Kollektor aushalten. Folglich muss der Kollektor des Transistors schwach aufgeladen werden, sodass man einen Lawinendurchbruch vermeidet. Aus der höheren Basis-Kollektor Spannung resultiert auch ein größeres Raumladungsgebiet in der Basis. Aufgrund dieser vergrößerten Raumladungszone muss die Basisbreite des Bipolaren Leistungstransistors groß gewählt werden, damit man einen Durchschlag des Bauelements verhindert. Allerdings besitzt der Bipolare Leistungstransistor wegen der großen Basisbreite auch eine viel geringere Stromverstärkung (10-100) als andere Transistoren. Vergleicht man diese Verstärkung um den Faktor 10-100 mit der Stromverstärkung von Kleinsignal-Bipolartransistoren, die im Bereich von 100-1000 liegt, wird die deutliche Differenz recht schnell anschaulich.

 

Während des Betriebes eines Bipolaren Leistungstransistors kann es zum „zweiten Durchbruch“ kommen. Einfach gesagt, treten bei diesem Phänomen sehr große elektrische Ströme und Spannungen innerhalb und an dem Transistor auf, sodass das Halbleitermaterial zu schmelzen beginnt. Eine Spezialbauform des Bipolaren Leistungstransistors ist der Darlington-Transistor. Dieser besteht, simpel dargestellt, aus einer Emitterfolger-Schaltung von zwei Transistoren, die sich beide auf einem Halbleiterchip in einem gemeinsamen Gehäuse befinden. In der industriellen Produktion stellt der Bipolare Leistungstransistor, ähnlich dem Leistungs-MOSFET, ein Standardbauelement zur Beeinflussung des elektrischen Stromes dar. Dieser spezielle Transistor wird z. B. als Schalter und Leistungsverstärker verwendet und wirkt, näherungsweise betrachtet, wie eine stromgesteuerte elektrische Stromquelle.

Namenhafte Hersteller:
ROHM Semiconductor
Central Semiconductor

 


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