Kapitel 3 Halbleiter

3.2. LEITUNGSEIGENSCHAFTEN UND KENNLINIEN VON HALBLEITERN 89
c.) Ausgangskennlinie: Kollektorstrom IC als Funktion der Kollektor-Emitter-Spannung UCE
mit dem Basisstrom IB (oder UBE) als Parameter.
Abbildung 3.12: Kennlinien eines Transistors in Emitterschaltung: a.) Stromsteuerkennlinie,
b.) Eingangskennlinie, c.) Ausgangskennlinien für verschiedene IB.
Die drei Kennlinien werden traditionell in ein gemeinsames Diagramm eingetragen (Kennlinienfeld),
wobei die verschiedenen Größen in folgende Richtungen aufgetragen werden: UCE in
+x-Richtung, IC in +y-Richtung, UBE in −x-Richtung, und IB in −y-Richtung. In Abb. 3.14
ist ein solches Kennlinienfeld dargestellt. Man sieht, daß mit Hilfe dieser Darstellung für eine
bestimmte Eingangsspannung UBE sehr einfach der dazugehörende Basis- und Kollektorstrom
sowie die resultierende Ausgangsspannung abgelesen werden können. Wie man dem Kennlinienfeld
leicht entnehmen kann, führt die Emitterschaltung zu einer Strom- (IC > IB) als auch einer
Spannungsverstärkung (UCE > UBE).
Damit ein Verbraucher eine Spannung im Ausgangsstromkreis des Transistors abgreifen kann,
muß sich in diesem Kreis ein Widerstand RC befinden, welcher demnach in Reihe mit dem Widerstand
des Transistors geschaltet ist (siehe Ersatzschaltbild Abb. 3.13). Es gilt dann
U0 = UC + UCE , (3.42)
wobei U0 die Batteriespannung ist (wurde in Abb. 3.11 der Klarheit halber als U0CE bezeichnet)
und UC die am Widerstand abfallende Spannung. Die Kennlinie des Widerstandes wird in das
Ausgangskennlinienbild eingezeichnet (Abb. 3.14). Hierzu betrachtet man zwei Fälle:
a.) Der Transistor sei komplett gesperrt: IC = 0 ⇒ UC = 0 ⇒ UCE = U0. Dies ergibt den ersten
Punkt der Kennlinie. In der Zeichnung wurde U0 = 9V gewählt.
b.) Der Transistor sei komplett durchgesteuert und hat einen verschwindend kleinen Widerstand:
UCE = 0 ⇒ UC = U0 ⇒ IC = U0/RC. In der Zeichnung wurde RC = 300 Ω gewählt ⇒
IC = 30 mA. Dies ergibt den zweiten Punkt der Kennlinie.
Die Interpretation der Widerstands-Kennlinie ist dann folgende: für einen Kollektorstrom von
z.B. 15 mA beträgt UCE = 4.5 V und somit die abgegriffene Spannung UC = U0 − UCE = 4.5 V.