vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik
vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik
Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 108 in Glg.4 ein und ersetzen mittels Glg.7 und 8 die inneren Spannungen durch die Arbeitspunktsspannungen, so ergibt sich der Basisstrom IB = I0 f e + U B n U th 1 + I0 umgestellt nach der Basisspannung ergibt dies 0 UB = B @ln IB f r + rI0 + f I0 C A nUth + UC UC nU I0 th re + f r e + U B U C n U th 1 (Glg.9) 1 (Glg.10) Damit sind wir in der Lage bei gegebener Basisspannung den Basisstrom und umgekehrt zu berechnen. Die Umstellung nach der Basisspannung wird sich später als nützlich erweisen. Den Kollektorstrom erhält man, indem Glg.1 und 3 in Glg.5 eingesetzt und wieder Ubc durch Glg.7 ersetzt wird. Es ergibt sich IC = I0 e + U B n U th 1 I0 e + U B U C n U th 1 = I0 e + U B n U th 1 e UC n Uth 1 + 1 r + I0 r I0 r e + U B U C n U th 1 (Glg.11) Diese Gleichung beschreibt die Abhängigkeit des Kollektorstromes von der Basisspannung und damit das Ausgangskennlinienfeld des Transistors. Im Ausgangskennlinienfeld des Transistors wird oft IC als Funktion von IB und nicht von UB dargestellt. Hierzu ist der Ausdruck für UB aus Glg.10 in Glg.11 einzusetzen. Um dies zu tun, berechnen wir zunächst = e 0 e + UB n Uth = e UC nUth so dass sich schließlich der Ausdruck 36 ) IC = IB f r + I0 r + f r + f e U C nU th B Bln B @ IB f r + rI0 + f I 0 0 B I0@ re C 1 C U CnU C C th +UC nUth C C + f A A nU th 1 IB f r + rI0 + f I0 UC nU I0 th re + f 1 e UC n Uth 1 + 1 r + I0 r (Glg.12) für IC als Funktion von IB ergibt. Glg.12 beschreibt das Ausgangskennlinienfeld des bipolaren Transistors und liefert die entsprechenden Kennlinien IC(UC) jIB=const : Diese werden nun weiter untersucht und in den folgenden Diagrammen dargestellt. Hierzu benötigen wir konkrete Werte, z.B die des bipolaren Transistor BC547B (s.a. [?, Tabelle 2.3, Seite 84]) I0 = 7 10 15 ; f = 375; r = 1; Uth = 0:026; n = 1:58:; Ua = 20V 36 Man kann leicht zeigen, dass dieser Ausdruck 0 wird, wenn IB und UC gleich 0 werden. Dies mußso sein, da in diesem Fall kein Strom ‡ießen darf.
Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 109 Kollektorstrom in A 0.2 0.15 0.1 0.05 BJT Ausgangskennlinienfeld mit EarlyKorrektur 0 0 0.5 1 1.5 2 Kollektorspannung in V I_B=0.5mA I_B=0.4mA I_B=0.3mA I_B=0.2mA I_B=0.1mA In diesem Kennlinienfeld wurde die Earlyspannung durch folgende Gleichung berücksichtigt. I Early C = IC 1 + UC UA Im Inversbetrieb erhält man mit dengleichen Transtordaten folgendes Kennlinienfeld. Kollektorstrom in A 0.0005 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0 BJT Inversbetrieb mit EarlyKorrektur 6.2.2 Die vier Betriebszustände des BJT I_B=0.1mA I_B=0.2mA I_B=0.3mA I_B=0.4mA I_B=0.5mA 2 1.5 1 0.5 0 Kollektorspannung in V (Glg.13) Der bipolare Transistor wird durch zwei Dioden und einer gesteuerten Stromquelle beschrieben. Verwendet man das 0.7V-Diodenmodell, so unterscheidet man vier Betriebszustände, die durch die Polung der beiden Dioden festgelegt sind.
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<strong>Skript</strong> <strong>zur</strong> <strong>Vorlesung</strong> <strong>ES1</strong>, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 109<br />
Kollektorstrom in A<br />
0.2<br />
0.15<br />
0.1<br />
0.05<br />
BJT Ausgangskennlinienfeld mit EarlyKorrektur<br />
0<br />
0 0.5 1 1.5 2<br />
Kollektorspannung in V<br />
I_B=0.5mA<br />
I_B=0.4mA<br />
I_B=0.3mA<br />
I_B=0.2mA<br />
I_B=0.1mA<br />
In diesem Kennlinienfeld wurde die Earlyspannung durch folgende Gleichung berücksichtigt.<br />
I Early<br />
C = IC 1 + UC<br />
UA<br />
Im Inversbetrieb erhält man mit dengleichen Transtordaten folgendes Kennlinienfeld.<br />
Kollektorstrom in A<br />
0.0005<br />
0.0005<br />
0.001<br />
0.0015<br />
0.002<br />
0<br />
BJT Inversbetrieb mit EarlyKorrektur<br />
6.2.2 Die vier Betriebszustände des BJT<br />
I_B=0.1mA<br />
I_B=0.2mA<br />
I_B=0.3mA<br />
I_B=0.4mA<br />
I_B=0.5mA<br />
2 1.5 1 0.5 0<br />
Kollektorspannung in V<br />
(Glg.13)<br />
Der bipolare Transistor wird durch zwei Dioden und einer gesteuerten Stromquelle beschrieben.<br />
Verwendet man das 0.7V-Diodenmodell, so unterscheidet man vier Betriebszustände, die durch<br />
die Polung der beiden Dioden festgelegt sind.
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