Schaltungstechnik

5.1 Eigenschaften und Kennlinien von Bip.-Transistoren 275
Neben dem bereits in Bild 5.1-13 vorgestellten AC-Modell sind bei der Schaltungsanalyse
weitere Modellvarianten für die Abschätzanalyse oft sehr zweckmäßig
und hilfreich. Grundsätzlich kann der Bipolartransistor mit einer äußeren
Stromquelle am Emitter, mit einer äußeren Stromquelle an der Basis oder mit einer
äußeren Spannung zwischen Basis und Emitter angesteuert werden. Daraus ergeben
sich weitere gleichberechtigte Modellvarianten (siehe Bild 5.1-21). Die Variante
in Bild 5.1-21a) ergibt sich direkt aus Bild 5.1-2 bei Linearisierung der
Emitter-Basis Diode im Arbeitspunkt. Die linearisierte Emitter-Basis Diode im
Arbeitspunkt wird durch re repräsentiert. Bei Einführung eines Sperrwiderstandes
für die gesperrte Kollektor-Basis Diode im Normalbetrieb erhält man den hochohmigen
Sperrwiderstand rc . Der eigentliche Transistoreffekt wird nachgebildet
durch den Injektionsstrom 0 I .
e
Ersetzt man den Strom Ie der Injektionsstromquelle durch Ib , so erhält man die
Variante nach Bild 5.1-21b). Die gesteuerte Stromquelle ist jetzt durch 0 I cha-
b
rakterisiert. Der Sperrwiderstand der Kollektor-Basis Diode muss dann auf
rc 0+ 1
korrigiert werden. Im Weiteren ist es naheliegend, die den Transistoreffekt
beschreibende Stromquelle 0 I mit über die Steilheit
e 0 Ie = gm Ub'e durch die Änderung der Spannung an der Emitter-Basis Diode zu ersetzen (Variante
Bild 5.1-21c). Lässt man diese Stromquelle nicht vom Kollektor zur inneren
Basis, sondern zum Emitter wirken, so ist der differenzielle Widerstand re durch
re 0+ 1
zu ersetzen, da dann der Hauptstromfluss nicht mehr über re fließt.
Am häufigsten verwendet wird Variante c); Variante d) ist interessant bei Spannungssteuerung
des Emittereingangs (z.B. Basisschaltung). Die AC-Modelle sind
für npn- und pnp-Transistoren gleich. Hinsichtlich der Änderungen im Arbeitspunkt
weisen die Bipolartransistoren gleiches Verhalten auf. Bei Frequenzen oberhalb
ca. 1MHz ist rc zu ersetzen durch die Sperrschichtkapazität Cc. Zum
differenziellen Widerstand re schaltet sich parallel die Diffusionskapazität Cb (siehe Bild 5.1-22).
a) I
Ic b)
e
C
B
I b
U be
r b
C b
r e
C c
I e
I e
r 0
E
U be
Bild 5.1-22: Modellvarianten für AC-Analyse bei Frequenzen oberhalb ca. 1MHz
B
I b
r b
C c
r e *
Cb r
e
=
r
e
0
+ 1
r c
I c
I e
gm Ub'e C
E
r 0