Ein [Verstärker](https://de.wikipedia.org/wiki/Verst%C3%A4rker_(Elektrotechnik)) ist ein in der Elektrotechnik verwendetes aktives elektronisches Bauelement, dass den zeitlichen Verlauf eines Eingangssignals mit erhöhter Leistung treu wiedergibt. Das Attribute "aktiv" bedeutet, dass das Bauelement über eine eigene Spannungsversorgung verfügt. Eine wichtige Eigenschaft eines Verstärkers ist seine **Linearität**, d.h. ein um den Faktor $\alpha$ steigendes Eingangssignal wird dem Betrag nach auch als ein um den Faktor $\alpha$ steigendes Ausgangssignal wiedergegeben, sowie die **Bandbreite**, d.h. der Frequenzbereich, in dem er einsetzbar ist.
Ein [Verstärker](https://de.wikipedia.org/wiki/Verst%C3%A4rker_(Elektrotechnik)) ist ein in der Elektrotechnik verwendetes aktives elektronisches Bauelement, dass den zeitlichen Verlauf eines Eingangssignals mit erhöhter Leistung treu wiedergibt. "Aktiv" bedeutet, dass das Bauelement über eine eigene Spannungsversorgung verfügt. Eine wichtige Eigenschaft eines Verstärkers ist seine **Linearität**, d.h. ein um den Faktor $\alpha$ steigendes Eingangssignal wird (dem Betrag nach) auch als ein um den Faktor $\alpha$ steigendes Ausgangssignal wiedergegeben, sowie die **Bandbreite**, d.h. der Frequenzbereich, in dem er einsetzbar ist.
## Röhrenverstärker
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@@ -10,19 +10,19 @@ Der grundsätzliche Aufbau eines Röhrenverstärkers ([Elektronenröhre](https:/
**Abbildung 1**: (Schematische Darstellung eines (oben) Röhrenverstärkers und (unten) npn-Transistors. Rechts unten sind die Schaltbilder eines bipolaren npn- und pnp-Transistors gezeigt. Die Pfeilrichtungen im Schaltbild entsprechen den technischen Stromrichtungen)
**Abbildung 1**: (Schematische Darstellung eines (oben) Röhrenverstärkers und (unten) bipolaren npn-Transistors. Rechts unten sind die Schaltbilder für einen bipolaren npn- und pnp-Transistor gezeigt. Die Pfeilrichtungen in den Schaltbildern entsprechen den technischen Stromrichtungen)
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Beim im Bild dargestellten Röhrenverstärker handelt es sich zunächst um einen Stromverstärker. An der Glühkathode (K) einer Vakuumröhre werden Elektronen freigesetzt und als freier Elektronenstrahl i.a. unter Hochspannung zur Anode (A) hin beschleunigt. An A ist der Elektronenstrahl als Strom $I_{A}$ messbar. Bereits sehr geringe Änderungen einer variablen, an der Gitterelektrode (G) anliegenden Steuerspannungen $U_{G}$ können durch diese Anordnungen als verstärktes Signal auf $I_{A}$ übertragen werden. Der Röhrenverstärker hat die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Diode, die nur in einem begrenzten Bereich näherungsweise linear ist. Die Verstärkung hängt vom gewählten Arbeitspunkt in diesem Bereich ab und liegt i.a. in der Größenordnung von $\mathcal{O}(10-100)$.
## Transistor
## Bipolartransistor
### Funktionsweise des Bipolartransistors
### Funktionsweise
Ein [Transistor](https://de.wikipedia.org/wiki/Transistor) funktioniert nach dem gleichen Prinzip, wie der Röhrenverstärker. Der [Bipolartransistor](https://de.wikipedia.org/wiki/Bipolartransistor)(engl.*bipolar junction transistor*, BJT), den wir im Rahmen dieses Versuchs diskutieren, besteht aus zwei gegeneinander geschalteten pn-[Halbleiterdioden](https://de.wikipedia.org/wiki/Diode). Je nach [Dotierung](https://de.wikipedia.org/wiki/Dotierung) unterscheidet man npn- von pnp-Transistoren. In **Abbildung 1** unten ist ein npn-Transistor gezeigt. Dabei ist die rechte Seite n- und die linke Seite stark n-dotiert; dazwischen befindet sich eine dünne p-dotierte Grenzschicht. Im Fall des pnp-Transistors sind die Dotierungen entsprechend zu vertauschen. Die elektrischen Schaltsymbole für beide Transistorarten sind in **Abbildung 1** unten rechts gezeigt.
Am Transistor befinden sich, wie beim Röhrenverstärker, drei Anschlüsse: der linke Anschluss (E) wird als Emitter bezeichnet, der rechte (C) als Kollektor und der mittlere (B) als Basis. In der Schaltung, liegt E auf Masse ($\perp$), während an C eine positive Versorgungsspannung z.B. von $\text{VCC}=10\ \mathrm{V}$ anliegt. Damit ist die BE-Diode in Durchlass- und die BC-Diode in Sperrrichtung geschaltet. Liegt an B keine Spannung an, ist der BJT *selbstsperrend*, d.h. mindestens eine Diode (im Fall des hier diskutierten npn-Transistors die BC-Diode) ist in Sperrrichtung geschaltet. Eine bereits geringe mit einem kleinen Basisstrom $I_{\mathrm{B}}$ verbundene Spannung $U_{\mathrm{BE}}$ an B kann allerdings zu einem erheblichen Fluss von Ladungsträgern zwischen E und C und damit zu einem hohen Kollektorstrom $I_{\mathrm{C}}$ führen. Dabei können, je nach Transistorart, sowohl Elektronen als auch [Defektelektronen](https://de.wikipedia.org/wiki/Defektelektron) zum Stromfluss beitragen. Eine Skizze zur Beschaltung eines npn-Transistors ist in **Abbildung 2** gezeigt:
Am Transistor befinden sich, wie beim Röhrenverstärker, drei Anschlüsse: der linke Anschluss (E) wird als Emitter bezeichnet, der rechte (C) als Kollektor und der mittlere (B) als Basis. In der Schaltung, liegt E auf Masse ($\perp$), während an C eine positive Versorgungsspannung z.B. von $\text{VCC}=10\ \mathrm{V}$ anliegt. Damit ist die BE-Diode in Durchlass- und die BC-Diode in Sperrrichtung geschaltet. Liegt an B keine Spannung an, ist der BJT *selbstsperrend*, d.h. mindestens eine Diode (im Fall des hier diskutierten npn-Transistors die BC-Diode) ist in Sperrrichtung geschaltet. Eine bereits geringe mit einem kleinen Basisstrom $I_{\mathrm{B}}$ assoziierte Spannung $U_{\mathrm{BE}}$ an B kann allerdings zu einem erheblichen Fluss von Ladungsträgern zwischen E und C und damit zu einem hohen Kollektorstrom $I_{\mathrm{C}}$ führen. Dabei können, je nach Transistorart, sowohl Elektronen als auch [Defektelektronen](https://de.wikipedia.org/wiki/Defektelektron) zum Stromfluss beitragen. Eine Skizze zur Beschaltung eines npn-Transistors ist in **Abbildung 2** gezeigt:
