Elektrizität und Magnetismus - Physik-Institut - Universität Zürich

in der intrinsischen Schicht durch Ionisation negative und positive Ladungsträger, die
von der angelegten Spannung abgesaugt werden. Die Grösse dieses an der Kapazität C
abgegriffenen Stromimpulses ist proportional zu der Zahl der erzeugten Ionenpaare 35 und
damit zur abgegebenen Energie. Ein Photon erzeugt durch Photoeffekt ein Elektron in
der intrinsischen Schicht, dessen Energie der Energie des Photons entspricht. Mit diesem
Germanium- oder Silizium-Detektor wird die Energie von geladenen Teilchen oder
von γ-Quanten im Energiebereich 10 keV bis 10 MeV mit hoher Auflösung (≈ 10 −4 )
spektroskopiert.
Der Transistor
Kollektor
Basis
p-Typ
n-Typ
Basis
Kollektor
Kollektor
Basis
n-Typ
p-Typ
Basis
Kollektor
Emitter
p-Typ
Emitter
Emitter
n-Typ
Emitter
pnp-Transistor
npn-Transistor
Der Transistor 36 besteht aus drei Halbleiterschichten, einem Emitter, einem Kollektor
und einer dünnen Basis zwischen den beiden, die vom anderen Typ sind 37 . Die Schaltsymbole
für einen pnp- und npn-Transistor sind angegeben. I K +i K
V EB
-
+
I B
B
I E
I K
K
E
-
+ V K
pnp-Transistorschaltung
Eingangssignal R B B
vein
~ I B +i B
-
V EB
I
+
E
K
E
R V
-
+ V EK
pnp-Transistorverstarker "
Ausgangssignal v aus
In der Figur ist der E-B-Übergang in Durchlassrichtung und der B-K-Übergang in Sperrichtung
geschaltet. Der stark dotierte Emitter emittiert Löcher, die über E-B zur dünnen
Basis und bis in den Kollektor fliessen i K . Die in der Basis rekombinierten Löcher erzeugen
einen Ladungsüberschuss, der den Strom verhindert, was durch die Basisspannung V EB
teilweise verhindert wird. Da I K ≈ I E und I B ≪ I K gilt, erhält man eine
Stromverstärkung I K = βI B mit β = 10...100.
In der einfachen Transistorverstärkerschaltung (Fig. rechts) wird die Eingangsspannung
v ein entsprechend der Widerstände R V und R B sowie des Stromverstärkungsfaktors β mit
der Spannungsverstärkung
v aus
R V
= β verstärkt 38 .
v ein R B + R Bi
Transistoren haben bis auf einige Spezialfälle die Röhrenverstärker vollständig abgelöst.
In der Form der integrierten Schaltung als Chips haben sie drastisch das Anwendungsgebiet
in der Elektronik verändert in Richtung eines minimalen Energieaufwandes
35 Der Energieverlust eines geladenen Teilchens pro erzeugtem Ionenpaar beträgt in Ge und Si 2-3 eV,
d.h. viel weniger als 30 eV in Gas. Damit werden in Ge und Si mehr Ionenpaare bei gleicher Energie des
Teilchens erzeugt und die Auflösung eines Halbleiterdetektors ist wegen der höheren Statistik der Zahl
der Ionenpaare viel besser als in einem Gas- oder NaJ-Detektor.
36 1948 von William Shockley, John Bardeen und Walter H. Brattain erfunden.
37 Diese Anordnung ist analog zur Funktion der Kathode, des Gitters und der Anode einer Röhre.
38 i B = vein
R B+R Bi
, v aus = i K · R V = βi B R V = βR V
v ein
R B+R Bi
, R Bi : Innenwiderst. Basis-Kollektor.
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