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Bei der Emitterschaltung ist die Ausgangswechselspannung U2 gegenüber der Eingangsspannung U1 um 180° phasenverschoben. Will man eine möglichst verzerrungsarme Signalverstärkung, so muss man darauf achten, dass der zeitliche Verlauf des Basisstromes dem zeitlichen Verlauf des zu verstärkenden Signals entspricht (Stromsteuerung). Der Innenwiderstand der steuernden Spannungsquelle muss groß gegenüber dem Transistoreingangswiderstand sein. Kollektorwechselstrom und Kollektorwechselspannung haben angenähert den gleichen zeitlichen Verlauf wie der Basiswechselstrom. Die Spannungssteuerung mit kleinem Innenwiderstand der steuernden Spannungsquelle führt im Allgemeinen zu großen Verzerrungen. Restströme, Sperrspannungen und Durchbruchspannungen ICE0 = Kollektor-Emitter-Reststrom bei offener Basis, ICES = Kollektor-Emitter-Reststrom bei kurzgeschlossener Basis, IEB0 = Emitter-Basis-Reststrom bei offenem Kollektor, weitere Restströme werden in Datenblättern angegeben. Die bei der Messung der Restströme angelegten Spannungen nennt man Sperrspannungen. Für Sperrspannungen gibt es bestimmte Grenzwerte. Wird die höchstzulässige Sperrspannung am Transistor überschritten, so steigt der Sperrstrom stark an. Die Durchbruchspannung wird immer für einen bestimmten Stromwert angegeben. Die Kollektor-Emitter-Durchbruchspannung bei offener Basis hat also die Bezeichnung: U(BR)CEO. Übersteuerungszustand und Sättigungsspannungen Je größer der Basisstrom IB ist, desto mehr steuert ein Transistor durch. Die Spannung UCE wird immer kleiner. Bei einem bestimmten Basisstrom wird der kleinste Wert für die Kollektor- Emitter-Spannung, die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung UCEsat ≈ 0,2 V erreicht. Der Kollektorstrom IC wird nahezu ausschließlich durch den äußeren Stromkreis bestimmt. I C U b/R C 5 4 3 0 U CE sat U CE Rest Übersteuerungsbereich Übersteuerungsgrenze U CB = 0 aktiver Bereich Arbeitsgerade R C I B = 0 Sperrbereich I B 0 Aussteuerung eines Transistors Ab einem bestimmten Steuerzustand gilt UCE ≤ UBE. Die Kollektordiode ist nicht mehr in Sperrrichtung gepolt. Ein Transistor befindet sich im Übersteuerungszustand, wenn Kollektordiode und Emitterdiode in Durchlassrichtung betrieben werden. Im Übersteuerungszustand ist das Innere des Transistors von Ladungsträgern überschwemmt. Im Übersteuerungszustand bei Sättigungsspannung erreicht die Kollektor-Emitter-Strecke ihren kleinsten Widerstandswert. Mit der Batteriespannung UB als Leerlaufspannung (1) und dem Kurzschlussstrom UB/RC (5) wird die Arbeitsgerade durch den Widerstand RC im Ausgangskennlinienfeld festgelegt. I BÜ G. Schenke, 1.2008 Bauelemente der Elektrotechnik FB Technik, Abt. E+I 83 1 2 U b I B I B < 0 U CE
Sperrbereich: IB ≤ 0; aktiver Bereich: zwischen IB = 0 (2) und IB = IBÜ (3); Übersteuerungsbereich: zwischen IB = IBÜ (3) mit UCB = 0, UCEsat und IB = IBmax (4) mit UCE Rest. Bei Schalttransistoren liegt der Arbeitspunkt im Sperrbereich oder im Übersteuerungsbereich. Transistorverlustleistung In einem Transistor wird während des Betriebes elektrische Arbeit in Wärme umgesetzt. Der Transistor wird dadurch erwärmt. Grundsätzlich unterscheidet man eine Kollektor-Emitter-Verlustleistung und eine Basis-Emitter- Verlustleistung. Für die Gesamtverlustleistung Ptot gilt: P = U ⋅ I + U ⋅ I ≈ U ⋅ I (7.13) tot I C I C max U b/R C I C,A 0 CE BE Kühlung von Transistoren C U CB = 0 B A CE U CE,A Darstellung der Verlusthyperbel C Die Basis-Emitter-Verlustleistung ist vernachlässigbar klein gegenüber der Kollektor-Emitter-Verlustleistung. In den Transistordatenblättern wird eine höchstzulässigeGesamtverlustleistung bei bestimmten Kühlbedingungen angegeben. Im Ausgangskennlinienfeld wird Ptot ~ PCmax als sogenannte Verlusthyperbel dargestellt. Die höchstzulässige Verlustleistung Ptot, hängt einmal davon ab, welche Sperrschichttemperatur ϑj das Transistorkristall vertragen kann; zum anderen hängt sie davon ab, welche Wärmemenge pro Zeiteinheit abgeführt wird. Die Berechnung der Verlustleistung P von Transistoren und die Bestimmung des Wärmewiderstandes Rth erfolgt entsprechend den Angaben für Dioden (Kap. 6.2). Temperatureinfluss und Arbeitspunktstabilisierung Die meisten Kennwerte von Transistoren sind temperaturabhängig. Die Kennlinien verschieben sich etwas bei Temperaturerhöhung. Dies gilt besonders für die Eingangskennlinie IB = f{UBE}. Bei gleicher Basis-Emitter-Spannung ergeben sich bei höheren Temperaturen höhere Basisströme. Diese haben höhere Kollektorströme zur Folge, sodass der Arbeitspunkt „wegläuft“. Der Arbeitspunkt kann mit einem Emitter-Widerstand RE oder mit einem NTC-Widerstand, der parallel zum Basisspannungsteiler-Widerstand R2 geschaltet wird, stabilisiert werden. Der NTC- Widerstand muss eng mit dem Transistorgehäuse verbunden sein. Um den Wechselspannungsfall am Widerstand RE zu vermeiden, wird ein großer Kondensator CE parallel geschaltet. G. Schenke, 1.2008 Bauelemente der Elektrotechnik FB Technik, Abt. E+I 84 U b I B,A P C max I B = 0 U CE
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Seite 5 und 6: Der Overlay-Transistor ist wie der
Seite 7 und 8: 0,4 0,3 I B/mA 0,2 0,1 Der Anstieg
Seite 9 und 10: In einem bestimmten Arbeitspunkt A
Seite 11: Steuerung des Transistors Nach Eins
Seite 15 und 16: Die Rauschzahl F = PRT2/PR2 gibt da
Seite 17: I B/µA 1000 800 600 400 200 I B·0

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