Transistor - Versionsgeschichte

Frank: /* Weblinks */

2015-03-26T11:12:10Z

‎Weblinks

Frank: /* Kenndaten */

2015-03-26T11:09:44Z

‎Kenndaten

Besserwessi: /* Funktionsprinzip */ Teil mit Temperaturabhängigkeit gekürzt - lenkt zu sehr von der eigentlichen Funktion ab.

2014-12-05T19:34:15Z

‎Funktionsprinzip: Teil mit Temperaturabhängigkeit gekürzt - lenkt zu sehr von der eigentlichen Funktion ab.

Besserwessi: /* Basisschaltung */ spitzfindigkeit raus+ Rechtschreibung

2012-12-29T23:14:54Z

‎Basisschaltung: spitzfindigkeit raus+ Rechtschreibung

Besserwessi: Ausbauwunsch entfernt

2012-03-03T17:58:28Z

Ausbauwunsch entfernt

Besserwessi: /* Verstärkung mit Gegenkopplung */

2012-03-03T17:57:31Z

‎Verstärkung mit Gegenkopplung

Besserwessi: /* Zulässiger Arbeitsbereich */

2012-03-03T17:49:36Z

‎Zulässiger Arbeitsbereich

BMS: Typo

2011-12-27T15:23:38Z

Typo

BMS: Typo

2011-12-27T15:21:02Z

Typo

Besserwessi: /* Zulässiger Arbeitsbereich */

2011-12-26T14:13:51Z

‎Zulässiger Arbeitsbereich

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 ==Weblinks==
 * [http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor Mikrocontroller.net/Transistor]
 * [http://de.wikipedia.org/wiki/Transistor Wikipedia/Transistor]

← Nächstältere Version		Version vom 26. März 2015, 11:09 Uhr
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	===Kenndaten===		===Kenndaten===
	Von den Kenndaten ist im wesentlichen der Stromverstärkungsfaktor ('''h<sub>FE</sub> ''') wichtig. Für Schaltanwendungen interessiert noch die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung. Die anderen Kenndaten sind im wesentlichen für fortgeschrittene Schaltungen wichtig.		Von den Kenndaten ist im wesentlichen der Stromverstärkungsfaktor ('''h<sub>FE</sub> ''') wichtig. Für Schaltanwendungen interessiert noch die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung. Die anderen Kenndaten sind im wesentlichen für fortgeschrittene Schaltungen wichtig.
		+
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		+	=== PNP - Transistorschaltung ===
		+	[[Bild:pnp_Transistor.png]]
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 [[Bild:Ib-Kennlinie, BC547.gif|thumb|Spannungs-Strom-Kennlinie der Basis-Emitter-Strecke]]
-Gehen wir zunächst von einem NPN-Transistor aus, dessen Emitter auf Masse liegt. Durch ihn können zwei Ströme fließen: Der Basis-Emitter-Strom (Kurz: I<sub>b</sub>) und der Collector-Emitter-Strom (Kurz: I<sub>c</sub>). Der Basisstrom I<sub>b</sub> ist der Steuerstrom. Die Spannungs-Strom-Kennlinie der Basis-Emitter-Strecke ähnelt einer Diodenkennlinie: Bis ca. 0,6V fließt kaum Strom, danach steigt die Stromstärke schnell an (siehe Grafik). Diese Kennlinie ist auch noch temperaturabhängig, bei höheren Temperaturen kann ein höherer Strom fließen. Wenn nun eine Schwellenspannung (= ab dieser Spannung lässt die Basis Strom fließen, hier gehen wir von Silizium aus; bei Germanium würde die Schwellenspannung schon bei 0,35V sein) von 0,7V an die Basis anlegt wird, würde zuerst nur ein kleiner Strom fließen. Mit der Zeit würde sich der Transistor erwärmen, wodurch ein höherer Strom fließen kann. Dadurch wird jedoch auch wieder die Wärmeabgabe größer, ein Teufelskreis entsteht und irgendwann brennt der Transistor durch. Um das zu verhindern, benutzt man, je nachdem wie groß die Last ist, die am Transistor angeschlossen ist, Basis-Vorwiderstände in der Größenordnung von 220 Ohm bis 100 kOhm. Diese werden zwischen die Ansteuerung und die Basis des Transistors geschaltet und begrenzen den Strom, der durch die Basis fließen kann.
+Gehen wir zunächst von einem NPN-Transistor aus, dessen Emitter auf Masse liegt. Durch ihn können zwei Ströme fließen: Der Basis-Emitter-Strom (Kurz: I<sub>b</sub>) und der Collector-Emitter-Strom (Kurz: I<sub>c</sub>). Der Basisstrom I<sub>b</sub> ist der Steuerstrom. Die Spannungs-Strom-Kennlinie der Basis-Emitter-Strecke ähnelt einer Diodenkennlinie: Bis ca. 0,6V ( für Silizium; bei Germanium ist die Schwellenspannung schon bei etwa 0,35V) fließt kaum Strom, danach steigt die Stromstärke schnell an (siehe Grafik). Wie bei der Diode ist diese Kennlinie temperaturabhängig, bei höheren Temperaturen kann ein höherer Strom fließen. Je nach Schaltung werden zwischen die Ansteuerung und die Basis des Transistors Widerstände geschaltet um den Basis-Strom zu begrenzen.
 [[Bild:Ic-Kennlinie, BC547.gif|thumb|Spannungs-Strom-Kennlinine der Collector-Emitter-Strecke]]
 Die Collector-Emitter-Strecke des Transistors hat eine Kennlinie, die zuerst in etwa linear ansteigt und dann bei einer bestimmten Stromstärke in eine fast waagrechte Gerade übergeht (siehe Grafik).

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 In der Basisschaltung wird die Basis fest auf eine mittlere Spannung gelegt. Der Strom am Emitter dient als Eingang, der Strom am Kollektor als Ausgang. Wenn man den kleinen Basisstrom vernachlässigt, sind der Emitter- und Kollektorstrom gleich groß. Wenn der Widerstand (bzw. die Impedanz) an der Emitterseite niedriger als an der Kollektorseite ist, ergibt sich eine Spannungsverstärkung. Die Basisschaltung wird hauptsächlich in HF-Schaltungen benutzt.
-Eine weitere Anwedung sind Pegelwandler. Die Schaltung im Bild rechts dient dazu, ein Digitalsignal von einem IC mit 2-3 V Versorgung auf 5 V zu Verstärken.  Wenn am Eingang mehr als etwa 1 V anliegen, sperrt der Transistor, und am Ausgang liegt die Spannung über den 1 K Widerstand. Wenn der Eingang auf GND Potential ist, ist der Transistor durchgeschaltet und der Ausgang liegt fast auf GND Potential. Der Basisstrom wird durch den 22 K Widerstand auf rund 0,2 mA begrenzt. Die Schaltung ist keine reine Basisschaltung, denn die Spannung an der Baisis ändert sich hier ein wenig.
+Eine weitere Anwendung sind Pegelwandler. Die Schaltung im Bild rechts dient dazu, ein Digitalsignal von einem IC mit 2-3 V Versorgung auf 5 V zu verstärken.  Wenn am Eingang mehr als etwa 1 V anliegen, sperrt der Transistor, und am Ausgang liegt die Spannung über den 1 K Widerstand. Wenn der Eingang auf GND Potential ist, ist der Transistor durchgeschaltet und der Ausgang liegt fast auf GND Potential. Der Basisstrom wird durch den 22 K Widerstand auf rund 0,2 mA begrenzt.
 === Darlingtonschaltung ===

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	Die FET's kann man auf j-FET's ("junction FET") und MOSFET's ("Metall Oxide Semiconductor FET") unterteilen, wobei Gate (G) vom Kanal (D-S Strecke) isolliert ist.		Die FET's kann man auf j-FET's ("junction FET") und MOSFET's ("Metall Oxide Semiconductor FET") unterteilen, wobei Gate (G) vom Kanal (D-S Strecke) isolliert ist.
−
−	~~{{Ausbauwunsch\|~~
−	}}

	== Funktionsprinzip ==		== Funktionsprinzip ==

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 Die Schaltung im Bild zeigt einen Weg eine stabilere Verstärkung zu erzeugen. Über den Widerstand R2 wirkt die Ausgangsspannung der Eingangsspannung entgegen.
 Dieses Schaltungsprinzip wird daher Spannungsgegenkopplung genannt.
-Die Verstärkung ist in diesem Fall auf -R2/R3 = -5 fach festgelegt. Damit die Gegenkopplung wirken kann, muss die Verstärkung ohne die Gegenkopplung wesentlich höher sein, als sie durch die Widerstände eingestellt wird. Durch die Gegenkopplung reduziert sich die Verstärkung zugunsten einer besseren Linearität und Stabilität.
+Die Verstärkung ist in diesem Fall auf -R2/R3 = -5 fach festgelegt. Damit die Gegenkopplung wirken kann, muss die Verstärkung ohne die Gegenkopplung wesentlich höher sein, als sie durch die Widerstände eingestellt wird. Durch die Gegenkopplung reduziert sich die Verstärkung zugunsten einer besseren Linearität und thermischen Stabilität.

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 ===Zulässiger Arbeitsbereich===
-In Transistorschaltungen dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschritten werden. Der zulässige Arbeitsbereich einer Transistorschaltung wird somit durch den Kollektorstrom '''I<sub>c</sub> ''', durch die Kollektor - Emitterspannung '''U<sub>CE</sub> ''' und durch die Verlustleistung '''P<sub>tot</sub> ''' begrenzt. Besonders bei höheren Spannung gibt noch eine zusätzliche Begrenzung des Stroms bzw. der Verlustleistung auf ggf. kleinere Werte, die im SOA (Safe operation Area) angegeben wird.  Wird der Transistor außerhalb des erlaubten Arbeitsbereiches betrieben, wird er zerstört.
+In Transistorschaltungen dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschritten werden. Der zulässige Arbeitsbereich einer Transistorschaltung wird somit durch den Kollektorstrom '''I<sub>c</sub> ''', durch die Kollektor - Emitterspannung '''U<sub>CE</sub> ''' und durch die Verlustleistung '''P<sub>tot</sub> ''' begrenzt. Besonders bei höheren Spannungen (ab etwa 30 V) gibt noch eine zusätzliche Begrenzung des Stroms bzw. der Verlustleistung auf ggf. kleinere Werte, die im SOA (Safe operation Area) angegeben wird.  Wird der Transistor außerhalb des erlaubten Arbeitsbereiches betrieben, wird er zerstört.
 Die zulässige Verlustleistung wird bei kleinen Transistoren oft für 25°C Umgebungstemperatur angegeben. Bei Leistungstransistoren wird oft 25°C Gehäusetemperatur vorausgesetzt. Bei höheren Temperaturen oder schlechterer Kühlung, was fast immer der Fall ist, reduziert sich die zulässige Verlustleistung - praktisch kann man etwa die Hälfte der angegebenen maximalen Verlustleistung nutzen. In den Datenblättern findet man dazu Zahlenwerte und teilweise Diagramme zur zulässigen Verlustleistung als Funktion der Umgebungstemperatur. Je nach Wärmewiderstand '''R<sub>Th</sub> ''' eines ggf. vorhandenen Kühlkörpers ergeben sich unterschiedliche Kurven.

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 In Transistorschaltungen dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschritten werden. Der zulässige Arbeitsbereich einer Transistorschaltung wird somit durch den Kollektorstrom '''I<sub>c</sub> ''', durch die Kollektor - Emitterspannung '''U<sub>CE</sub> ''' und durch die Verlustleistung '''P<sub>tot</sub> ''' begrenzt. Besonders bei höheren Spannung gibt noch eine zusätzliche Begrenzung des Stroms bzw. der Verlustleistung auf ggf. kleinere Werte, die im SOA (Safe operation Area) angegeben wird.  Wird der Transistor außerhalb des erlaubten Arbeitsbereiches betrieben wird der Transistor zerstört.
-Die zulässige Verlustleistung wird bei kleinen Transistoren oft für 25°C Umgebungstemperatur angegeben. Bei Leistungstransistoren wird oft 25°C Gehäusetemperatur vorausgesetzt. Bei höheren Temperaturen oder schlechterer Kühlung, was fast immer der Fall ist, reduziert sich die zulässige Verlustleistung - praktisch kann man etwa die Hälfte maximalen Verlustleistung nutzen. In den Datenblättern findet man dazu Zahlenwerte und teilweise Diagramme zur zulässigen Verlustleistung als Funktion der Umgebungstemperatur. Je nach Wärmewiderstand '''R<sub>Th</sub> ''' eines ggf. vorhandenen Kühlkörpers ergeben sich unterschiedliche Kurven.
+Die zulässige Verlustleistung wird bei kleinen Transistoren oft für 25°C Umgebungstemperatur angegeben. Bei Leistungstransistoren wird oft 25°C Gehäusetemperatur vorausgesetzt. Bei höheren Temperaturen oder schlechterer Kühlung, was fast immer der Fall ist, reduziert sich die zulässige Verlustleistung - praktisch kann man etwa die Hälfte der angegebenen maximalen Verlustleistung nutzen. In den Datenblättern findet man dazu Zahlenwerte und teilweise Diagramme zur zulässigen Verlustleistung als Funktion der Umgebungstemperatur. Je nach Wärmewiderstand '''R<sub>Th</sub> ''' eines ggf. vorhandenen Kühlkörpers ergeben sich unterschiedliche Kurven.
 ===Kenndaten===