Die wichtigsten Eigenschaften von bipolaren Transistoren.

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1 Elektronik-Kurs Die wichtigsten Eigenschaften von bipolaren Transistoren. Es gibt 2 Arten von bipolaren Transistoren: NPN-Transistoren PNP-Transistoren Diese Bezeichnung entspricht dem inneren Aufbau der Transistoren. Dabei steht N für negativ dotiert, also Elektronenüberschuß und P für positiv dotiert also Elektronenmangel (Löcher im Kristallgitter). Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Arten besteht in der entgegengesetzten Polarität. Gemeinsam sind ihnen die wesentlichen Eigenschaften, deshalb werde ich diese nur am gebräuchlicheren NPN-Transistor beschreiben. [Bilder von entsprechenden Gehäusen] Anschlüsse des bipolaren Transistors. Bipolare Transistoren haben immer 3 Anschlüsse. Je nach Gehäuse können auch nur 2 oder 4 Anschlüsse sichtbar sein. Schaltungstechnisch sind aber immer 3 Anschlüsse im Einsatz. Diese Anschlüsse werden als Basis (B), Kollektor (C) und Emitter (E) bezeichnet. 1

2 Elektronik-Kurs [Schaltzeichen eines NPN-Transistors] [Schaltzeichen eines PNP-Transistors] Die Basis ist der Steueranschluß eines bipolaren Transistors. Der Basisstrom steuert den Kollektorstrom. Die Spannung zwischen Basis und Emitter ist U BE. Sie beträgt bei Siliziumtransistoren um die 0,6V. Durch den Kollektor fließt der Kollektorstrom, dessen Größe vom Basisstrom abhängig ist. Die Spannung zwischen Kollektor und 2

3 3 Elektronik-Kurs Emitter heißt U CE. Das Verhältnis zwischen Kollektorstrom und Basisstrom wird mit ß(beta) bezeichnet. Im Emitter fließt die Summe aus I B + I C = I E. Die Maximalwerte von bipolaren Transistoren. Je nach Transistor-Typ vertragen die Transistoren unterschiedliche hohe Spannung, Strom und Leistung. Diese Grenzwert können im Datenblatt des entsprechenden Transistors nachgelesen werden. Sie dürfen nie überschritten werden! U CEmax ist die größte Spannung, die zwischen Kollektor und Emitter anliegen darf. Üblicherweise ist das die Betriebsspannung der Schaltung. Wenn U b < U CEmax ist wird diese Spezifikation eingehalten. U CBmax ist nur dann interessant, wenn an der Basis auch eine negative Spannung anliegen kann, z.b. wenn die Basis mit einer großen Wechselspannung angesteuert wird. Dann muss U b + U neg.max < U CBmax sein. U BEmax ist die größte Spannung an der Basis-Emitter-Diode in Sperrrichtung. In der Regel beträgt diese -5V. Der Basiswiderstand stellt hier keinen Schutz dar, da im Sperrzustand kein Strom fließt, die Spannung an der Basis reduziert. I Cmax entspricht dem größten Strom der durch den Kollektor dauerhaft fließen darf. P tot entspricht der maximal dauerhaft im gesamten Transistor im Wärme umgesetzten Leistung. Bei impulsförmiger Leistung darf diese auch höher sein (s. Datenblatt des Transistors). T J entspricht der Sperrschichttemperatur. Im Datenblatt ist die maximale Sperrschichttemperatur angegeben. Diese darf unter keinen Umständen überschritten werden! Das zerstört den Halbleiter. Bei Siliziumtransistoren beträgt diese meist 150 C. T A entspricht der Umgebungstemperatur der den Halbleiter umgebenden Luft in C. R θjc entspricht dem Thermischer Widerstand zwischen Sperrschicht und Gehäuse. Dieser wird in C/W angegeben.

4 R θja entspricht dem Thermischer Widerstand zwischen Sperrschicht und Umgebung. Elektronik-Kurs 4

5 Ansteuerung von Bipolaren Transistoren Elektronik-Kurs Bipolare Transistoren sind stromgesteuert, d.h. die Stärke des Eingangsstroms bestimmt die Stärke des Ausgangsstroms. Beim NPN-Transistor fließt der Eingangsstrom in die Basis hinein und aus dem Emitter heraus. Der Ausgangsstrom fließt in den Kollektor hinein und ebenfalls aus dem Emitter heraus. [Stromfluß in einem NPN-Transistor] [Quelle: Wikimedia Commons - Cepheiden] 5

6 6 Elektronik-Kurs

7 Elektronik-Kurs Versuch: Stromsteuerung eines NPN-Transistors Wir wollen in diesem Versuch den Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangsstrom untersuchen. Dazu werden wir verschiedene Stromstärken in die Basis des Transistors hinein schicken und den Ausgangsstrom am Kollektor messen. [Schaltbild] [Aufbau der Schaltung] [Tabelle der Messwerte] 7

8 Elektronik-Kurs [Berechnung der Eingangsströme] [Berechnung der Stromverstärkung] [Teste den Temperaturgang] Arbeitsblatt zu Versuch U B = V P totmax = mw I Cmax = ma R B I B I C ß P tot Benötigte Formeln: I B = (U B -0,6V)/R B ß = I C / I B P tot = U b * I C 8

9 Temperaturgang!!! Elektronik-Kurs Der Einfluss eines Widerstandes am Kollektor In diesem Versuch wollen wir untersuchen welchen Einfluss ein Widerstand in der Kollektorzuleitung hat. [Schaltbild] [Aufbau] [Tabelle U CE ] [Besprechung] [Temperaturgang testen] 9

10 Elektronik-Kurs Arbeitsblatt zu Versuch U B = V R B I B I C U CE ß P tot Benötigte Formeln: I B = (U B -0,6V)/R B ß = I C / I B P tot = U CE * I C [Temperaturgang testen] 10

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