Kennlinienfelder eines Transistors

Eingangskennlinie

Die Eingangskennlinie eines Transistors entspricht der einer Diode und stellt das Verhalten des Basisstromes zur Basisspannung dar.

Bei diesem Beispiel wurde ein Arbeitspunkt (AP) für einen Basisstrom von 40 uA gewählt. Daraus ergibt sich eine Basis-Emitterspannung von 0,75V. Die Eingangskennlinie gilt jeweils nur für eine konstante Kollektor-Emitterspannung UCE. Je nach gewünschten Basisstrom ergibt sich der Arbeitspunkt aus dem entsprechenden Datenblatt. Eine Änderung der Basis-Emitterspannung UBE bewirkt eine Änderung des Basisstromes IB. Aus diesem Verhältnis berechnet sich der differentielle Eingangswiderstand rBE.

Das Verhalten eines Transistors wird mit Vierpolparametern nach der Vierpoltheorie beschrieben. rBE entspricht somit dem Vierpolparameter h11

BEISPIEL

Eingangskennlinie eines BC547

Hier kann man sehr gut den Temperaturdrift eines Transistors erkennen. Je größer die Temperatur, desto weiter wandert die Kennlinie nach links. D.h. je größer die Temperatur, desto leitfähiger wird der Transistor. Die Temperaturempfindlichkeit des Halbleiters ist also der Grund dafür, dass man einen Transistor niemals ohne eine Strombegrenzung (Kollektorwiderstand) betreiben sollte. Durch die Eigenleitfähigkeit wird der Transistor immer heißer und zerstört sich dann selbst (Thermischer Durchbruch).

Ausgangskennlinie eines BC547

Die Ausgangskennlinie eines Transistors beschreibt das Verhalten von Kollektorstrom zur Kollektor-Emitterspannung. Der Basisstrom ist hierbei konstant.

Bei diesem Beispiel wurde ein Arbeitspunkt (AP) für eine Kollektor-Emitterspannung von 8V bei einem Basisstrom von 100 uA gewählt. Daraus ergibt sich ein Kollektorstrom von 27mA.

Die Ausgangskennlinie gilt jeweils nur für einen konstanten Basisstrom IB .
Je nach gewünschten Kollektorstrom ergibt sich der Arbeitspunkt aus dem entsprechenden Datenblatt.

Eine Änderung der Kollektor-Emitterspannung UCE bewirkt eine Änderung des Kollektorstromes IC . Aus diesem Verhältnis berechnet sich der differentielle Ausgangswiderstand rCE .

rCE ... differentieller Ausgangswiderstand

h22 ... differentieller Ausgangsleitwert

Stromsteuerkennlinie (Übertragungskennlinie)

Die Stromsteuerkennlinie beschreibt das Verhalten von Kollektorstrom IC und dem Basisstrom IB. Die Stromsteuerkennlinie wird auch Übertragungskennlinie genannt. Die Kennlinie gilt jeweils für eine bestimmte Kollektor-Emitterspannung UCE und ist nahezu linear.

Aus der Steilheit der Kennlinie kann die Gleichstromverstärkung B und die differenzielle Stromverstärkung ß (Wechselstromverstärkung) bestimmt werden. Je steiler die Kennlinie ist, desto größer ist auch die Stromverstärkung. Ist die Kennlinie nicht linear, dann ist die Verstärkung nicht konstant und es entstehen Verzerrungen am Ausgang einer Verstärkerschaltung.

Die Gleichstromverstärkung B bzw. Wechselstromverstärkung ß berechnet sich aus:

Oft wird die Stromsteuerkennlinie in Datenblättern nicht angegeben. Hingegen findet man wie in diesem Diagramm eines BC547B das Verhältnis Stromverstärkung / Kollektorstrom:

Die Stromverstärkung bei einem IC von 1mA wäre demnach 250. Das würde einem Basisstrom von IB = 1mA / 250 =  4uA ergeben.

Rückwirkungskennlinie

Die Rückwirkungskennlinie beschreibt das Verhalten der Kollektor-Emitterspannung UCE zur Basis-Emitterspannung UBE. Eine Änderung der Kollektor-Emitterspannung UCE führt also zu einer Änderung der Basis-Emitterspannung UBE. Diese Rückwirkung ist in der Praxis unerwünscht und sollte daher möglichst klein sein.

Aus diesem Verhältnis berechnet sich der differentielle Rückwirkungsfaktor D

AVR-Mikrocontroller Programmierung in C

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Heimo & Patrick Gaicher