Fachhochschule Furtwangen, Prof. Dr.-Ing. M. J. Hamouda 000000 ...

Fachhochschule Furtwangen, Prof. Dr.-Ing. M. J. Hamouda
Analogelektronik, Ü4
D) Transistoren
1) Der Sättigungssperrstrom einer Siliziumdiode, die zunächst bei der Temperatur
T1 = 300 K betrieben wird, hat den Wert Is = 10 −13 A.
a) Berechnen Sie die Spannung U1, bei der die Stromstärke 1 A beträgt.
b) Wie hoch ist der Diodenstrom, wenn die Temperatur bei unveränderter
Spannung (Hinweis: exp(U/UT) ≫ 1) auf den Wert T2 = 310 K erhöht
wird? Für die Temperaturabhängigkeit des Sättigungssperrstromes ist
anzunehmen, dass Is proportional zu n 2 i ist.
n 2 i (T) = 4.05 ∗ 1040 (T/300K) 3 exp(−46.76 ∗ 300K/T) cm −6 ,
UT/mV = 25.86 ∗ (T/300K).
2) Zur Herleitung des π-Ersatzschaltbildes wird ein npn-Transistor mit abrupten
pn-Übergängen in Emitterschaltung verwendet.
a) Die effektive Basisweite wird um den Basisanteil der Emitter- und Kollektorsperrschichten
gemäss der nachfolgenden Beziehung reduziert
(EARLY-Effekt).
�
�
wB = wB0 − wE(UBE = 0) ∗
wB0
1 − UBE
UDE
: Breite des p-Gebietes
: effektive (wirksame) Basisweite
− wC(UBC = 0) ∗
wB
UDE, UDC : Diffusionsspannung der EB- und CB-Diode
wE, wC
UBE, UBC : Spannungen vom p- zum n-Gebiet
1 − UBC
UDC
: Basisanteil der Emitter und Kollektorsperrschichten
Berechnen Sie den Rückwirkungsfaktor η.
η = − UT
�
�
∂wB �
= �
relative Änderung der effektiven Basisbreite�
�
�
normierte Änderung der CB-Sperrspannung
�
wB
∂UBC
Wie gross ist η bei folgenden Zahlenwerten.
wC(UBC = 0) = 1µm, wB = 10µm, UCB = 15V, UDC = 0.8V.
b) In abhängigkeit vom Rückwirkungsfaktor η sollen
Ausgangsleitwert Y22 = ∂IC
∂UCE
Rückwärtssteilheit Y12 = ∂IB
∂UCE
für ∂UBE = 0 und
für ∂UBE = 0
FHF-Hamouda, Analogelektronik, Seite Ü-10