Im letzten Artikel wurden spezielle Halbleiter, sogenannte Thyristoren, vorgestellt, die in Stromrichtern zur Erzeugung von Bahnstrom eingesetzt werden. Verbaut werden in derartigen Umrichterwerken zur geregelten Stromversorgung als Schaltnetzteile jedoch auch ähnliche Bauelemente, die sogenannten Transistoren, die in diesem Beitrag erläutert werden sollen.

Bei den artverwandten Transistoren handelt es sich ebenfalls um Halbleiter, die als elektronische Bauteile, vorzugsweise wiederum aus den Elementen Silizium und Germanium aus der vierten Hauptgruppe des Periodensystems hergestellt, in großer Anzahl zur Steuerung elektrischer Spannungen und Ströme in den unterschiedlichsten Apparaturen, Aggregaten und Maschinen zur Anwendung kommen. Der Termimus leitet sich von den beiden englischen Begriffen „transfer“ und „resistor„ ab, da die Funktionsweise eines Transistors der eines steuerbaren elektrischen Widerstandes in Form einer Elektodenröhre, der sogenannten Triode, entspricht. Dadurch werden sie vorzugsweise als binäre Schaltertypen (Ein / Aus bzw. 1 / 0) zumeist in integrierten Schaltkreisen der analogen oder digitalen Mikro-Schaltungselektronik verwendet.

Ihre Einsatzgebiete sind demzufolge breit gefächert und reichen von der Nachrichtentechnik über die Leistungselektronik bis hin zur Computer- bzw. IT-Technologie. Die im vorangegangenen Artikel erläuterten Thyristoren werden in Frequenzrichtern zur Produktion von Bahnwechselstrom in der Regel als IGCT-Module (engl.: Integrated Gate-Commutated Thyristor) verbaut; Schalt- oder Leistungstransistoren kommen in diesen Kraftwerken demgegenüber in einer speziellen bipolaren Ausführung zum Einsatz, das heißt, dass in diesen sogenannten Bipolartransistoren hinsichtlich des Ladungstransports sowohl die negativ geladenen Elementarteilchen (Elektronen) als auch die positiven Ladungsträger, sogenannte Defektelektronen, für den Stromfluss durch den Leiterkörper zuständig sind.

Der innere Aufbau ähnelt dem der Thyristoren, jedoch besteht ein klassischer Transistor in der Regel aus einem dreischichtigen n-p-n-Übergang, während ein Bipolartransistor grundsätzlich ebenfalls ein Vierschichtbauteil darstellt. Ist die zur Ansteuerung des Halbleiterelements dienende Gate-Elektrode mit einer entsprechenden Isolation versehen, so spricht man von einem IGBT-Modul (engl.: Insulated Gate Bipolar Transistor), das diegleiche Funktion wie größere Thyristoren beispielsweise in Gleich- und Wechselrichtern oder in Motorsteuerungen übernehmen kann.

Der wesentliche funktionelle Unterschied zwischen Transistoren und Thyristoren in elektronischen Schaltungen besteht in der Abschaltung der Halbleiter: während Transistoren ohne weiteren Schaltungsaufwand deaktiviert werden können, bedarf es zum Ausschalten eines Thyristors eines zusätzlichen Impulsstroms, so dass diese sich nur bedingt für die Anwendung in Gleichspannungssystemen eignen. Die Vorteile eines Bipolartransistors mit isolierter Gate-Elektrode, der je nach Dotierung des Grundmaterials (Kanaltyp) sowie nach Herstellungsprozess (selbstleitend / -sperrend) des Bauteils in vier verschiedenen Ausführungen existiert, bestehen in einem guten Durchlassverhalten, einer hohen Sperrspannung, der Robustheit sowie einer nahezu leistungslosen Ansteuerung.