Grundlagen der Digitaltechnik - Ing. H. Heuermann - FH Aachen

4.2 Schaltungstechnische Realisierung mit Bipolartransistoren 39
4.2 Schaltungstechnische Realisierung mit Bipolartransistoren
Im folgenden sollen verschiedene Schaltungstechniken zur Realisierung der Gatter vorgestellt
werden.
Jedoch man dafür zunächst das schaltungstechnische Grundverständnis der Diode.
4.2.1 Schaltungstechnische Grundlagen zur Diode
Das schaltungstechnische Symbol der Diode ist im Bild 4.2 dargestellt.
Bild 4.2: Schaltzeichen, Schaltbild bzw. Schaltungssymbol der Diode
Vereinfachte Funktionsbeschreibung:
• Ein Gleichstrom in Pfeilrichtung (Symbol der Diode) kann fliessen.
• Ein Gleichstrom entgegen der Pfeilrichtung der Diode wird gesperrt.
Das Sperrverhalten der Diode ist in der Praxis bis zu einer Durchbruchspannung U BR ,
die oft bei weit über 100V liegt, gegeben. D.h. , es fliessen nur vernachlässigbar geringe
Leckströme.
Etwas komplexer verhält es sich im Durchlassbereich. Detaillierter gibt die Strom-Spannungs-
Kennlinie einer Diode den Sachverhalt im Durchlassbereich wieder, Bild 4.3.
Erst wenn eine minimale Durchlassspannung (von 0,7V für eine Si-Diode) anlegt, dann
setzt der Stromfluss durch die Diode ein.
Eine ideale Diode wäre verlustfrei.
In der Praxis weist die Diode ohmsche Verluste auf. Diese Verluste können in erster Näherung
durch ein Serienwiderstand modelliert werden, Bild 4.4.
Die Diodenspannung, die an der verlustbehafteten Diode anliegt, berechnet sich aus der
folgenden Gleichung:
U D = U D
′
+ I D .R B . (4.1)
4.2.2 Schaltungstechnische Grundlagen zu Bipolartransistoren
Genauso wie die Diode, soll der bipolare Transistor ohne physikalische Beschreibung in
Kurzform eingeführt werden.
Das Schaltbild des bipolaren Transistors ist im Bild 4.5 dargestellt.
Zwischen der Basis und dem Emitter befindet sich eine Steuerdiode.
Wenn über diese Steuerdiode ein Stromfluss einsetzt, dann wird die Kollektor-Emitterstrecke
sehr niederohmig.