vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik
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Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 110 aktiver Betrieb oder normaler Betrieb Polung der Dioden: BE-Diode in Flußrichtung, BC-Diode in Sperrichtung Das Ersatzschaltbild im aktiven Betriebstand ergibt sich direkt aus dem Transportmodell mit nicht leitender Kollektordiode. Für diesen Betriebszustand liefern die Transportgleichungen mit Ibc 0 und = f 37 ) IB ' I0 e IC = IB IE = IB + IC IC = Ube nUT gilt für Ube UT = (1 + ) IB = 1 + 1 IC = + 1 IC und daraus + 1 | {z } IE = IE wird als Stromverstärkung des Transistors bezeichnet und liegt transistorabhängig zwischen 50 und 500. Nimmt man näherungsweise für die Dioden das 0.7V Modell an, so ergeben sich folgende Spannungsbereiche für den aktiven Betriebszustand. UBE = 0:7 V , leitend UBC < 0:7 V , gesperrt Daraus folgt, dass die Kollektor-Emitterspannung UCE > 0 V (folgt aus dem 0.7V Modell) sein muss. Aus dem Ausgangskennlinienfeld des BJT erkennt man leicht, dass zwischen 0 V < UCE < 0:2 V keine Proportionalität zwischen dem Basisstrom und dem Kollektorstrom besteht. Der Grund dafür ist das unzureichende 0.7V Modell in diesem Spannungsbereich, da bereits ab UBC > 0:5 V ein nennenswerter Strom durch die Basis-Kollektordiode ‡ießt. Wird dieser berücksichtigt, erhält man die für praktische Zwecke nützliche Bedingung für die Kollektor- Emitterspannung im aktiven Betriebszustand UCE > 0:2 V (praktischer Spannungswert) Das 0.7V-Modell des Transistors läßt sich zur folgenden Ersatzschaltung zusammenfassen. 37 Eine Verwechslung von r mit f kann im aktiven Betriebszustand ausgeschlosssen werden.
Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 111 Wird der Transistor im aktiven Zustand durch das oben rechts angegebene Ersatzschaltbild ersetzt, so erhält man eine lineare Schaltung, die z.B. nach dem Knotenspannungsverfahren berechnet werden kann. Für eine einfache Überschlagsrechnung zur Bestimmung des Arbeitspunktes ist das 0.7V Modell oft ausreichend, präzisere Modelle erforden in der Regel nichtlineare Rechnungen, die praktisch nur mit Rechnern bewältigt werden können. Wichtig!! Nach dem die Schaltung berechnet wurde, muss nachgeprüft werden, ob alle Bedingungen für den aktiven Betriebszustand erfüllt sind. In der Regel genügt es zu zeigen, dass UCE > 0:2 V gilt. Sperrbetrieb Polung der Dioden: BE-Diode in Sperrrichtung, BC-Diode in Sperrrichtung Da beide Dioden in Sperrrichtung gepolt sind, ‡ießt kein Basisstrom. Den Zustand für den gilt IB = 0 Bezeichnet man als Sperrzustand des BJT. Für diesen Zustand erhält man nach dem 0.7V Modell folgende Spannungsbereiche. UBE < 0:7 V & UBC < 0:7 V Da kein Basisstrom ‡ießt, ist nach dem Transportmodell auch der Kollektorstrom Null, so dass die Ersatzschaltung durch drei - nämlich C,B und E - voneinander isolierte Anschlüsse darzustellen ist. Sättigungsbetrieb Polung der Dioden: BE-Diode in Flussrichtung, BC-Diode in Flussrichtung Nach dem 0.7V Diodenmodell leiten beide Dioden, wenn UBE = 0:7V und UCE < 0V sind. Da aber bereits ab UBC > 0:5V die Basis Kollektordiode einen nennenswerten Strom führt, ergeben sich bereits ab diesem Wert Veränderungen im Kennlinienverhalten, so dass der Sättigungsbereich bereits ab etwa UCE < 0:2V beginnt. dies führt auf folgendes Ersatzschaltbild im Sättigungsbereich. Die Kollektor-Emitterspannung im Sättigungsbereich nennt man auch UCE;sat.
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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 110<br />
aktiver Betrieb oder normaler Betrieb Polung der Dioden: BE-Diode in Flußrichtung,<br />
BC-Diode in Sperrichtung<br />
Das Ersatzschaltbild im aktiven Betriebstand ergibt sich direkt aus dem Transportmodell mit<br />
nicht leitender Kollektordiode.<br />
Für diesen Betriebszustand liefern die Transportgleichungen mit Ibc 0 und = f 37 )<br />
IB ' I0 e<br />
IC = IB<br />
IE = IB + IC<br />
IC =<br />
Ube nUT gilt für Ube UT<br />
= (1 + ) IB<br />
= 1 + 1<br />
IC = + 1 IC und daraus<br />
+ 1<br />
| {z }<br />
IE = IE<br />
wird als Stromverstärkung des Transistors bezeichnet und liegt transistorabhängig zwischen<br />
50 und 500.<br />
Nimmt man näherungsweise für die Dioden das 0.7V Modell an, so ergeben sich folgende Spannungsbereiche<br />
für den aktiven Betriebszustand.<br />
UBE = 0:7 V , leitend<br />
UBC < 0:7 V , gesperrt<br />
Daraus folgt, dass die Kollektor-Emitterspannung<br />
UCE > 0 V (folgt aus dem 0.7V Modell)<br />
sein muss. Aus dem Ausgangskennlinienfeld des BJT erkennt man leicht, dass zwischen 0 V <<br />
UCE < 0:2 V keine Proportionalität zwischen dem Basisstrom und dem Kollektorstrom besteht.<br />
Der Grund dafür ist das un<strong>zur</strong>eichende 0.7V Modell in diesem Spannungsbereich, da bereits<br />
ab UBC > 0:5 V ein nennenswerter Strom durch die Basis-Kollektordiode ‡ießt. Wird dieser<br />
berücksichtigt, erhält man die für praktische Zwecke nützliche Bedingung für die Kollektor-<br />
Emitterspannung im aktiven Betriebszustand<br />
UCE > 0:2 V (praktischer Spannungswert)<br />
Das 0.7V-Modell des Transistors läßt sich <strong>zur</strong> folgenden Ersatzschaltung zusammenfassen.<br />
37 Eine Verwechslung von r mit f kann im aktiven Betriebszustand ausgeschlosssen werden.
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