Ausgebaute Transistoren OK?

Man kann auch mit einem Digitalen Vielfachmessinstrument Transistoren in eingebautem Zustand prüfen! S. unten.

Nach dem Ausschlachten eines alten Geräts hat man oft jede Menge Transistoren vor sich liegen, und es stellt sich die Frage:

Welche Transistortypen sind das, und sind die Transistoren noch brauchbar? 

Hinten auf dem Photo links sieht man kleine Leistungs-Transistoren und vorne verschiedene Kleinleistungs-Transistoren.

In erster Näherung wollen wir erst einmal davon ausgehen, dass alles, was drei Beine hat und so ähnlich aussieht wie die Teile auf dem nebenstehenden Photo, ein Transistor ist. Um einen Transistor testen zu können, müssen wir allerdings zwei Dinge wissen:

Um welchen Typ handelt es sich hier: NPN oder PNP ?

Wie sieht es mit der Beinchenbelegung aus, wo sind Emitter, Basis, und Kollektor (englisch: Emitter, Base, Collector)? Die "Beinchen" heißen in der Fachsprache übrigens Lötspieße.

Die erste Methode kann die Suche von Datenblätter im Internet sein. Das kann aber für alte Typen recht aufwendig werden, vor allem, wenn man den Hersteller nicht kennt.  

Die nächste Methode und die schnellere zum ersten Test sind: Ein Vielfachmessinstrument und unsere Finger!.

Wir machen Gebrauch von der Tatsache, dass ein Transistor aus zwei gegeneinander gepolten Dioden besteht: Ein PNP-Transistor aus zwei Dioden mit den Kathoden (Minus-Pol) in der gemeinsamen Mitte (Basis), ein NPN-Transistor umgekehrt mit den Anoden (Plus-Pol) der Dioden in der Basis:

Am häufigsten werden wir auf npn-Typen stoßen!

Es gilt also, 2 Dioden zu finden. Dieses geht gut mit einem ganz einfachen Zeigerinstrument:

Und jetzt beginnen wir mit der Typ-Bestimmung:.

Wir biegen die Beine auf und bringen sie in eine Linie. Dann benennen wir die Beine 1, 2, und 3, z.B. von Rechts nach Links oder umgekehrt. Und dann messen wir mit einem Widerstandsbereich 'x 1k' oder 'x 10k' los, indem wir erst einmal Bein 1 auf (-) legen (Schwarz) und dann mit dem (+)-Kabel (Rot) Bein 2 und dann Bein 3 anfassen.

Es gibt jetzt drei Möglichkeiten:

1. Wir finden an einer der Stellen Durchgang, d.h. der Zeiger schlägt aus. Dann haben wir schon den ersten p-n-Übergang gefunden: Die Diode liegt von 2=>1 oder 3=>1 (Anode => Kathode)
2. Wir finden an beiden Stellen Durchgang! Hurra, dann haben wir einen pnp-Transistor gefunden, mit den Dioden von 2=>1 und 3=>1 (oder der Transistor ist kaputt!)
3. Wir finden an beiden Stellen keinen Durchgang! Dann ist es sehr wahrscheinlich, dass wir einen npn-Transistor haben, oder dieser Transistor ist kaputt

OK, jetzt wissen wir, ob wir einen npn- oder pnp-Transistor vor uns haben, und wir kennen das Beinchen mit dem Basis-Anschluss. Aber wo sind Emitter und Kollektor? Das können wir auch recht schnell ermitteln, und dazu lassen wir das Basis-Beinchen erst mal unbeschaltet und in Ruhe. Die beiden anderen Beinchen sind jetzt erst mal die Nicht-Basis-Beinchen NBB. Wenn wir jetzt die beiden NBBs an das Messinstrument anlegen, dann sollte es in beiden Richtungen sperren! Wenn nicht, ist der Transistor nicht ganz OK. Nun, zum Bestimmen des Kollektor- und Emitter-Anschlusses machen wir von der Eigenschaft Gebrauch, dass ein kleiner Basisstrom einen viel größeren Kollektorstrom hervorruft. Das soll durch die gelben Pfeile im Bild dargestellt werden. Und diesen kleinen Basisstrom können wir dadurch erzeugen, dass wir mit einem Finger das Kollektor- mit dem Basisbeinchen über eine Hautstrecke verbinden (nicht die Beinchen mit sich selbst metallisch verbinden!). Das soll durch den gestrichelt gezeichneten Widerstand angedeutet sein. Wir bringen jetzt die Plus-Klemme an einem der NBBs an, und die Minus-Klemme am anderen NBB. Haben wir einen npn-Transistor vor uns, dann versuchen wir mal, mit dem Mittel- oder Ringfinger das NBB, an dem wir Plus angeschlossen haben, mit dem Basis-Beinchen kurzzuschließen. Bewegt sich der Zeiger im Messgerät? Nein? Dann müssen wir wieder mal (+)- und (-)-Anschluss an den NBBs vertauschen und von dem anderen Plus-Beinchen die Sache mit dem Finger versuchen. Ein eindeutiger Ausschlag des Messinstruments sollte festzustellen sein. Dann ist das Beinchen mit der (-)-Klemme der Emitter und das Beinchen mit der (+)-Klemme der Kollektor. Haben wir einen pnp-Transistor bestimmt, so läuft die Suche nach Emitter und Kollektor umgekehrt ab, d.h. wir müssen von dem Beinchen mit der (-)-Klemme aus zum Basis-Beinchen  mit dem Finger eine Brücke bilden.

	Prüfung des Durchgangs mit dem "x10k"-Widerstandsmessbereich zwischen Basis (rot, plus) und Kollektor (schwarz, minus) eines npn-Transistors		Detail: Anschluss der Messklemmen am zu prüfenden Transistor, in diesem Fall ein npn-Typ (Ausschnitt aus dem  Bild links). N liegt am Emitter (oder Kollektor, s. u.) und P an der Basis.
	Bestimmung des Kollektor-Beinchens an einem npn-Transistor. Die mit dem Finger gebildete Brücke ist ansatzweise rechts zu sehen.		Schwarz: Emitter-Beinchen; Rot. Kollektor; Das Basis-Beinchen hängt 'in der Luft' und wird nur über den Finger mit Plus (= Kollektor-Beinchen, rot) verbunden.

Die allermeisten digitalen Messgeräte verfügen über einen Durchgangsprüfer, der mit einem Diodentest kombiniert ist. Gekennzeichnet ist dies mit einem Diodensymbol, entweder als eigenes Auswahlfeld, oder auch kombiniert mit dem kleinsten Widerstandsmessbereich, meist 200 Ω, oder 400 oder gar 600, je nachdem, wieviele Zählstellen das Instrument hat. Bei manchen kann man noch in der Anzeige zwischen V und Ω auswählen, hier ist dann V einzustellen. Fehlt dem Instrument dieser Diodentest, müssen alle Messungen mit der Spannungsquelle durchgeführt werden, wie weiter unten beschrieben. Die Messleitungen sind normal einzustecken, die schwarze bei COM-, die rote in die +-Buchse. Das Gerät prägt jetzt einen Strom, meist ca. 1 mA, vom Plus-Anschluss auf den Minus-Anschluss auf. Beginnt man dann mit der Prozedur des Beinchenermittelns durch Vertauschen, dann wird entweder kein Durchgang angezeigt (das variiert wieder von Gerät zu Gerät mit 1. oder O.L. (Off Limits)) oder es wird eine Zahl angezeigt, die die Durchgangsspannung in mV darstellt. Bei Siliziumtransistoren liegt diese im Bereich von 550 mV bis 750 mV, ein Wert, der mehr vom aufgeprägten Strom und damit vom Messgerät als vom Transistor abhängt. Bei Germaniumtransistoren ist dieser Wert deutlich kleiner, 200 mV und weniger. Man kann damit sehr einfach die Typbestimmung npn oder pnp durchführen und die Beinchenbelegung ermitteln. Und das sogar meist bei Transistoren im noch eingelötetem Zustand in der stromlosen Schaltung(!), soweit man die Beinchen erreichen kann. Stellt man hier eine weitgehend gleiche Durchgangsspannung von der Basis zum Emitter und zum Kollektor fest, und umgekehrt einen Nichtdurchgang, dann kann man in erster Näherung davon ausgehen, dass der Transistor noch in Ordnung ist. Nur kann man auf diese Weise nicht ermitteln, wo Emitter und Kollektor ihr Beinchen haben. Das geht nur mit Hilfe eines Widerstands und einer Hilfsspannungsquelle, wie weiter unten gezeigt.
Manche digitalen Instrumente verfügen über eine Transistor-Prüfbuchse, die meist am Auswahlschalter über hFE aktiviert wird.  Das nebenstehende Prinzipschaltbild zeigt die Funktion: Die mit ???k bezeichneten Widerstände sind hochohmig (220k oder mehr) und erlauben einen Stromfluss wie der dünne gelbe Pfeil in der obigen Skizze zur Ermittlung des Emitter- und Kollektorbeinchens. Der erzeugte Strom wird gemessen und angezeigt. Da der Wert der Widerstände nicht standardisiert ist und die Interpretation des gemessenen Stroms von Gerät zu Gerät differieren kann, sind angezeigte Werte verschiedener Geräte nicht vergleichbar. Hat man den Typ (npn oder pnp) ermittelt, dann kann man versuchen, durch vertauschendes Einstöpseln in der passenden Seite eine Zahl in der Anzeige zu erreichen. Die Buchse zeigt auch die gängigen Belegungen: E-B-C oder B-C-E, d. h. der Kollektor kann in der Mitte liegen.   Verfügt das benutzte Gerät nicht über diese Prüfbuchse, dann kann man die Emitter- und Kollektorbeinchen mit der Hilfsbatterie ermitteln:
O	Zum Auffinden des Emitter- und Kollektorbeinchens brauchen wir eine externe Stromquelle, z.B. eine 9V-Blockbatterie, ein Netzteil, oder was wir sonst so finden können. Ein Widerstand von 10k bis 22k (hier gewählt: 10k) begrenzt  den Strom, das Messgerät wird im 20mA-Bereich betrieben. Die rechts gezeigten Kabelenden sind unsere Messspitzen wie bei der Arbeit mit dem Zeigerinstrument. Näheres kann man nebenstehenden Foto entnehmen: Oben rechts die Blockbatterie. Vom deren Pluspol geht das rote Kabel zum Widerstand. Von dort geht es über die schwarze Messklemme und deren Kabel in den (+) Anschluss des Messgeräts, von (-) oder COM des Messgeräts geht es an die rote Messklemme, die den Plus-Pol zum Messen darstellt. Das schwarze Hilfskabel geht links unten in den Minuspol der Batterie zurück und ist deshalb der Minus-Pol für unsere Messungen. Der Widerstand darf unter keinen Umständen beim Messen überbrückt oder kurzgeschlossen werden, weil im Falle eines Durchgangs sonst die volle Batteriespannung über der Diode liegt, die davon unweigerlich zerstört wird. Es fließt dann zu viel Strom! Konnte die Beinchenbelegung bereits über den Diodentest ermittelt werden, kann jetzt mit dem Fingertest der Kollektor gesucht werden.

Und was sagt uns das Ganze?

Nun, obwohl die Anleitung etwas länger als gedacht wurde, können wir einen ausgebauten Transistor recht schnell beurteilen. Wenn wir ihn als OK einstufen, dann sollte er gut sein für Kollektor-Emitter-Spannungen bis 20V und einen Kollektor-Strom von 20mA.
Soll's denn mehr werden, dann gilt es Datenblätter zu studieren. Für die meisten Bastelsachen reichen 20V/20mA immer aus.

Tipp zum Suchen nach Datenblättern im Netz: Für europäische BC-Typen ist manchmal nur die Nummer aufgedruckt, z. B. 337-10. Amerikanische Transistoren heißen oft 2Nxxxx (mit xxxx eine vierstellige Zahl); auf den Transistor ist dann nur die vierstellige Zahl aufgedruckt. Und japanische Transistoren heißen Syxxxx, wobei y für einen Buchstaben steht, z.B. A. Auf dem Transistor ist dann nur A1234, oder was für eine Zahl auch immer, aufgedruckt.

Die Beinchenbelegung und den Typ des Transistors halten wir am besten in einer kleinen Skizze fest: Die Beinchenbelegung wird in den Datenblättern meist von unten gezeigt, wir gucken also auf die Beinchen drauf: Wir halten fest: Name: z.B. BC108, npn, und malen uns die erste Belegung dazu (Ein solches Näschen am Transistor mit Metallgehäuse markiert immer den Emitter). Für einen Transistor mit Plastikgehäuse wird in den meisten Fällen das rechte Bild gelten, manchmal sind Basis und Emitter vertauscht

Wenn man dann Datenblätter suchen will, geht's meistens nur in Englisch. Und dann ist auch noch Erfahrung erforderlich; das ist also eher etwas für alte Hasen.
Transistoren, die unseren Test nicht bestehen, sind nicht zwangsläufig defekt. Es können unbekannte Typen (FETs, HF-Transistoren), aber auch A-Typen mit geringer Stromverstärkung sein. Es empfiehlt sich erst einmal, diese in ein eigenes Döschen oder Tütchen zu packen. Wenn man später mal mehr Ahnung von der ganzen Sache hat, kann man vielleicht etwas damit anfangen.

Was kann man mit den Transistoren anfangen? Eine Idee: Ein genaues elektronisches Thermometer bauen!

Version: 2.5 Copyright: Rolf Süßbrich, Dortmund, 14.12.2021