NICHT- oder Inverter-Schaltung mit Transistor

Viele Transistor-Schaltungen funktionieren nach dem Prinzip: Schalter geschlossen (EIN), LED leuchtet (EIN). Wie wäre es, wenn es genau umgekehrt wäre: Schalter offen (AUS), LED leuchtet (EIN). Also EIN schaltet AUS und AUS schaltet EIN. Das entspricht einer NICHT-Funktion und wird mit einem Inverter oder Invertierer realisiert.

Es gibt mehrere Möglichkeiten das schaltungstechnisch zu realisieren. Beispielsweise mit der linken Schaltung, in der die LED parallel zum Transistor geschaltet ist. Ein leitender Transistor würde die LED überbrücken. Der Strom würde über den Emitter abfließen und nicht über die LED. Die LED bleibt aus.
Der Nachteil dieser Schaltung ist, dass auch bei ausgeschalteter LED ein Strom fließt. Über den Widerstand R1 und Transistor. Und dieser Strom ist relativ hoch. Deshalb realisiert man diese Schaltung in der Praxis eher selten.
Das ist ein typisches Beispiel in der Elektronik, dass eine Schaltung funktional Sinn ergibt, aber energetisch besser vermieden werden sollte.

Eine bessere Lösung, weil effizienter, ist die Schaltung rechts, bei der die Stromaufnahme bei geschlossenem Schalter sehr gering ist. Hier fließt im Prinzip nur ein kleiner Strom über den Widerstand R2 nach 0 Volt ab, wenn der Schaltkontakt geschlossen ist.

Es gibt noch einen weiteren Grund warum die recht Schaltung besser ist. Unbeschaltete Transistor-Eingänge (Basis-Anschluss) neigen dazu sich elektromagnetische Felder einzufangen. Es kann dann sein, dass der Transistor in den leitenden Zustand schaltet, obwohl sich schaltungstechnisch nichts verändert hat. Deshalb legt man einen Transistor-Eingang, also die Basis fest an ein Potential. Meist über einen Widerstand, der dann Pullup-Widerstand genannt wird, an die Betriebsspannung.

Was passiert eigentlich, wenn der Kontakt bei der rechten Schaltung geschlossen wird? Der Kontakt schließt die Basisspannung am Transistor kurz. Gemeint ist, dass der Basisstrom über den Widerstand nicht in den Transistor hineinfließt, sondern über den Kontakt nach 0 Volt (GND) abfließt. Dadurch sperrt der Transistor den Kollektorstrom und die LED kann nicht mehr leuchten.

Liste

• S1: Taster
• TRS1: Transistor, PN2222 (BC547)
• R1: Widerstand, 1 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun-Braun)
• R2: Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun-Braun)
• LED1: Leuchtdiode, rot

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• Taster / Schalter
• Widerstand
• Leuchtdiode (LED)
• Transistor
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren