Hadmut Danisch

Ansichten eines Informatikers

Die Schaltzeichen der Diode und des Transistors

Hadmut
25.12.2017 12:05

Wisst Ihr eigentlich, woher die kommen? Warum die so aussehen, wie sie aussehen?

Die Schaltzeichen von Diode (selbstgemalt) und von NPN und PNP-Transistor (von Wikipedia kopiert) sehen so aus:



Aber warum? Warum sehen die so aus?

Weil die ersten Dioden und Transistoren genau so aussahen. Siehe etwa hier und hier, das waren Basisplatten, auf die eine dreieckige Halbleiterelektrode aufgebracht wurden. Und vor (fast) genau 70 Jahren entdeckte man, dass man den Strom, der durch so eine Diode fließt, steuern kann, indem man da noch eine zusätzliche, dritte Elektrode an der richtigen Stelle anbringt und etwas Strom zugibt. Genau das beschreiben die Schaltzeichen. Dioden waren damals Spitzendioden, kurz darauf entwickelte man sie zu Flächendioden weiter, das Schaltzeichen behielt man bei.

Will sagen: Der Transistor ist jetzt 70 Jahre alt.

Denkt mal drüber nach, was Physiker, Elektrotechniker und Informatiker in diesen 70 Jahren aus dieser Erfindung (oder Entdeckung, da kann man sich streiten) gemacht haben. Analog- und Digitaltechnik, das Transistorradio, die integrierte Schaltung, Computer, LEDs, Leistungsschalter, Flachbildschirme, fast unsere gesamte moderne Existenz beruht auf dem Transistor. Würde eine höhere Macht von heute auf morgen das Funktionsprinzip „abschalten”, ginge gar nichts mehr. Wir müssten erst mal wieder zurück in die Zeit der Röhren, und wären damit zwar nicht völlig aufgeschmissen, aber technisch erst mal wieder auf dem Stand um den zweiten Weltkrieg mit einfachsten Röhrenfernsehern und Volksempfängern. Röhrenradios und Röhrenfernseher (nicht zu vergessen die Bildröhre) gab es zwar auch danach noch, denkt nur an die klassischen Röhrenradiomöbel mit der Stoffbespannung und den zwei Drehknöpfen vorne (hatte als Kind auch so eines), aber selbst in denen waren oft schon einfache Transistoren verbaut, nur die Verstärkertechnik aus Röhren. Als ich Kind war, hatten wir im Wohnzimmer noch eine schöne moderne Stereoanlage, und wenn man die einschaltete, dann dauerte es noch eine ganze Weile, bis man was hörte, weil die Röhren erst warmlaufen mussten. Das gleiche beim Fernseher. Wenn man den einschaltete, passierte erst einmal genau gar nichts. Bis die Röhren warm wurden. (Habe ich heute wieder, heute muss die Kiste erst booten.) Ich hatte als Kind noch ein auf Röhrentechnik beruhendes Tonbandgerät, das musste auch erst aufwärmen und die Aussteuerungsanzeige erfolgte über ein „magisches Band”, eine kleine Röhre mit Lumineszenzbeschichtung, im Prinzip die vereinfachte Variante einer Bildröhre. Und im Museum stehen noch die alten Sendeanlagen und Kameras, die noch allein auf Röhrentechnik basierten. Nennt man heute „Nachkriegstechnik”. Und wenn man Ende der sechziger oder in den frühen Siebzigern mit einem „Transistor” rumlief, meinte man damit ein Kofferradio (die hießen wirklich mal so), die damit beworben wurden, nur noch mit Transistoren und ohne Röhren gebaut worden zu sein. Die rauschten damals noch gruselig, aber sie waren vergleichsweise klein, tragbar, mechanisch unempfindlich und – vor allem – mit Batterien zu betreiben. Und dann kamen die ICs. Sogar die ersten IBM-PCs waren noch halb diskret aus einem Prozessor und 74xx TTL-Bausteinen aufgebaut. Kaum jemand weiß heute noch, wie riesig damals die Mainboards und die Netzteile waren.

Und heute habe ich in einem Raspberry Pi für einen Fuffy mehr Speicher und Rechenleistung, als wir damals an der Uni im ganzen Institut hatten. Und moderne Smartphones können mehr als vor 30 Jahren ganze Rechenzentren oder Fernsehstudios. Ganze Technikbereiche wie analoge Fotografie, Tonbänder oder Bildröhren wurden komplett eliminiert.

Und auch das Internet wäre ohne Transistor nicht möglich gewesen.

Macht Euch bewusst, was für eine gewaltige technische Revolution das war, wie unglaublich viel unzählige Leute aus Physik, Elektrotechnik, Informatik in diesen 70 Jahren erfunden, entwickelt, gebaut haben. Eine der größten Leistungen der gesamten Menschheitsgeschichte.

Mich erinnert das immer an die DC-3. An eine bestimmte. Die bei McDonald’s. Ich bin vor etwa 10 Jahren mal durch Neuseeland gefahren, und habe da an einem McDonald’s zum Essen gehalten, weil die hinter dem Haus eine alte, begehbare DC-3 stehen hatten. (Inzwischen offenbar etwas renoviert.) Damals hing da eine Tafel, die einiges dazu erklärte. Unter anderem, dass man sich bewusst machen solle, welch erstaunliche technische Leistung da hinter dem Haus stehe. Denn dieses Flugzeug, das (mit seinem Testvorläufer DC-1) mehr oder weniger das erste moderne Flugzeug war und in vielerlei Hinsicht noch mit heutigen modernsten Flugzeugen übereinstimmt, wurde gerade mal 30 Jahre nach dem verrückten Erstmotorflug der Gebrüder Wright (1903) gebaut, die mit ihrem Steuerungssystem den kontrollierten Flug ermöglichten. Frühere Flugversuche gab es schon, aber die waren mehr eine Art Hinauszögern des Absturzes. Aus tollkühnen Männern in (manchmal) fliegenden Kisten wurde innerhalb von 30 Jahren eine beherrschte und schon wesentlich gereifte Technik. Und wie zwei Weltkriege bewiesen, auch kriegstaugliche. Das ist zwar nicht schön, aber stellt deutlich höhere Anforderungen. Denkt nur an den roten Baron oder die verblüffende Flugzeugtechnik des zweiten Weltkriegs.

Ganz ähnlich ging es auch mit Elektrizität, Verbrennungsmotoren und der Dampfmaschine.

Es ist immer wieder erstaunlich, mit wie hoher innovativer Ingenieurleistung technische Prinzipien ausentwickelt und in die allgemeinen Lebensumstände umgesetzt werden können, wenn erst mal die Idee da ist.

Und jetzt überlegt Euch mal, was Geisteswissenschaftler in den letzten 100 Jahren zustande gebracht haben.