Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor Frage zur Hfe


von Mr. Mister (Gast)


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Hallo an alle,

ich hätte mal eine Frage zu einem npn-Transistor. Ich will einen als 
Schalter an einen ATmega anschließen. Am Transistor ist ein Verbraucher 
dran, der 0,3A benötigt. Diesen Verbraucher will ich über den AVR-Pin 
einschalten(dafür brauche ich den Transistor). Die Theorie habe ich 
soweit verstanden(auch die Berechnung des Basiswiderstandes, die man 
hier auf der Homepage findet). Ich habe diesen Transistor ausgesucht:

https://www.conrad.de/de/transistor-bjt-diskret-diodes-incorporated-fzt458ta-sot-223-1-npn-563441.html

Für mich ist auch der Ptot des Transistors wichtig, da der Verbraucher 
1.5W verheizt. Nun habe ich den Basiswiderstand berechnet und komme auf 
380 Ohm.

Ich habe Hfe(100) mit 3.3 dividiert. Ist dieser Wert(3.3) wirklich immer 
üblich?

MfG

: Verschoben durch Moderator
von Possetitjel (Gast)


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Mr. Mister schrieb:

> ich hätte mal eine Frage zu einem npn-Transistor. Ich will
> einen als Schalter an einen ATmega anschließen. Am Transistor
> ist ein Verbraucher dran, der 0,3A benötigt. Diesen Verbraucher
> will ich über den AVR-Pin einschalten(dafür brauche ich den
> Transistor). Die Theorie habe ich soweit verstanden(auch die
> Berechnung des Basiswiderstandes, die man hier auf der Homepage
> findet).

Sehr gut. Lob und Anerkennung.

> Ich habe diesen Transistor ausgesucht:
> [FTZ458]

Sehr ungünstig. Begründung unten.

> Für mich ist auch der Ptot des Transistors wichtig, da der
> Verbraucher 1.5W verheizt.

???

Transistor und Verbraucher bilden einen variablen Spannungs-
teiler. Es fließt zwar derselbe Strom, aber der Spannungs-
abfall ist (sehr) unterschiedlich, und deshalb auch die
Leistung.
Am Transistor fällt nur ein Bruchteil des Leistung ab, die
der Verbraucher umsetzt.

> Nun habe ich den Basiswiderstand berechnet und komme auf
> 380 Ohm.

Ziemlich wenig, aber kommt hin.

> Ich habe Hfe(100) mit 3.3 dividiert.

Wie kommst Du auf die "100"?
Das Datenblatt sagt 15 bei 100mA Kollektorstrom.
Der Transistor ist für Deinen Zweck ungeeignet.

> Ist dieser Wert(3.3) wirklich immer üblich?

Das ist ein einigermaßen sinnvoller Schätzwert, aber kein
Dogma.

Deine Transistorauswahl ist aber schlecht. Du schreibst, der
Verbrauche hätte 1.5W und 0.3A; das bedeutet, dass er mit
5V betrieben wird.
Es ist zwar nicht falsch, aber ungünstig, 5V mit einem 400V-
Transistor zu schalten. --> Übertreibung.

Außerdem verträgt der Transistor MAXIMAL 300mA; das ist zu wenig,
wenn der Verbraucher 300mA zieht.
Man sollte den zulässigen Kollektorstrom von Bipolartransistoren
HÖCHSTENS zu 30% ausnutzen; oberhalb werden die Daten (Strom-
verstärkung, Uce_sat) rapide schlechter.

Du solltest auf die Suche nach einem Transistor für ungefähr
30V/1A gehen. Mehr Spannung und mehr Strom schaden nicht, sind
aber nicht so wichtig.

von HildeK (Gast)


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Eigentlich ist der Transistor nicht geeignet. Die 300mA sind die 
'Absolute Maximum Ratings', also Werte, die man nicht erreichen sollte. 
Du solltest mindestens einen nehmen, der den doppelten Strom kann. 
Sollte der Verbraucher eine Glühlampe oder ein Motor sein, dann musst du 
noch viel mehr Reserve einplanen - die Einschaltströme solcher 
Verbraucher betragen ein vielfaches des Arbeitsstroms.
Auch ist dein hFE bei so großen Strömen bei Weitem nicht mehr bei 100, 
sondern eher bei 15 (oder kleiner) als Minimum - siehe Datenblatt.

Generell: Wenn du den Verbraucher nur ein- bzw. ausschalten willst, 
spielt der Ptot des Transistors nicht die entscheidende Rolle. Entweder 
ist aus, dann ist Pv = 0, weil I=0, oder es ist vollständig 
eingeschaltet, dann ist die geringe Restspannung (<0.5V) mal dem Strom, 
das was als Verlustleistung übrigbleibt.

Für solche Zwecke sind Logic-Level-MOSFETS viel besser geeignet, außer 
du betreibst deinen µC mit Spannungen unter 3V.
Das Gate braucht im statischen Zustand gar keinen Strom, an der 
DS-Strecke fällt wesentlich weniger Restspannung ab und damit ist die 
Verlustleistung des FET auch im eingeschalteten Zustand nahe Null.
Im Forum gibt es eine Seite, die dir bei der Auswahl des MOSFET helfen 
kann.

von Possetitjel (Gast)


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Possetitjel schrieb:

> Du solltest auf die Suche nach einem Transistor für ungefähr
> 30V/1A gehen. Mehr Spannung und mehr Strom schaden nicht, sind
> aber nicht so wichtig.

Nachtrag: Der FZT649 sieht ganz passend aus.

DaBla sagt, Mindestverstärkung ist 100 bei Ic = 1A; das bedeutet,
der Transistor ist mit weniger als 10mA Basisstrom zufrieden.

von Der Andere (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> DaBla sagt, Mindestverstärkung ist 100 bei Ic = 1A; das bedeutet,
> der Transistor ist mit weniger als 10mA Basisstrom zufrieden.

Im DaBla ist die Uce(sat) allerdings bei 1A Ic und 100mA Ib angegeben.
Damit er einen möglichst niedrigen Spannungsabfall am Transistor hat 
schadet es also nicht auf 15mA (oder was der Port max. hergibt) 
Basisstrom zu gehen.

Oder er nimmt einen LL-Mosfet wie Hilde-K schon angeregt hat.

von hinz (Gast)


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HildeK schrieb:
> Für solche Zwecke sind Logic-Level-MOSFETS viel besser geeignet, außer
> du betreibst deinen µC mit Spannungen unter 3V.



http://www.rohm.com/web/global/datasheet/RUS100N02/rus100n02tb-e

von HildeK (Gast)


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Ja, danke, ich weiß schon, dass es ein paar wenige gibt. Aber nicht 
unbedingt an jeder Ecke ...

von Mr. Mister (Gast)


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Also zunächst mal vielen Dank für eure Antworten. Also ich werde für 
dieses Projekt nur einen npn-Transistor einsetzen. Ich will nicht nur 
das Ding auf meine Platine klatschen. Ich WILL das Teil verstehen und 
brauche den Lerneffekt. Das mit dem LL-Mosfet merke ich mir für das 
nächste Projekt.

Ich habe jetzt einen anderen Transistor gefunden, der schon passender 
ist. Ich habe mich an die Werte 30V/1A orientiert und habe folgendes 
gefunden:

https://www.conrad.de/de/transistor-bjt-diskret-fairchild-semiconductor-fmmt449-supersot-3-1-npn-1264057.html

Das Datenblatt sagt mir einen Hfe von 70. Habe es ausgerechnet und komme 
nun auf einen Basiswiderstand von 265 Ohm. Laut Tutorial muss ich jetzt 
den Widerstandswert abrunden. Wenn ich es richtig verstanden habe, liegt 
es an der Produktion der Transistoren, da alle sich wegen den 
elektrischen Charakteristika minimal unterscheiden. Ich werde hier einen 
255 Ohm Widerstand einsetzen. Beim Verbraucher handelt es sich um eine 
Heizfolie mit 5V/1.5W. Daher auch der Strom mit 0,3A.


MfG

von HildeK (Gast)


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Du kannst ruhig auch 270R nehmen, der ist gängiger.
Kritisch könnte eher die Verlustleistung sein, die der Transistor 
erfährt. Hohe Umgebungstemperatur wird nicht gehen, bei 25°C kann er nur 
500mW mit 4mW/°C Abnahme.

von der schreckliche Sven (Gast)


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HildeK schrieb:
> Kritisch könnte eher die Verlustleistung sein, die der Transistor
> erfährt.


Der angegebene T. wird bei einem Strom von 0,3A eine CE-Spannung von 
0,3Volt haben.

0,3A x 0,3V = 0,09Watt

Kritisch ist das nicht.

von m.n. (Gast)


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Mr. Mister schrieb:
> Ich will nicht nur
> das Ding auf meine Platine klatschen. Ich WILL das Teil verstehen und
> brauche den Lerneffekt.

Ich denke, die Sache mit dem Vorwiderstand hast Du verstanden. Dann sehe 
ich, DU möchtest bei Conrad einkaufen und hast keine Probleme mit einem 
SOT-23-Gehäuse. Somit kannst Du ohne zusätzlichen Aufwand eine bipolare 
Lösung, wie sie vor >= 20 Jahren üblich war abhaken und gleich einen 
zeitgemäßen Transistor einsetzen:
https://www.conrad.de/de/mosfet-infineon-technologies-irlml6346trpbf-1-n-kanal-13-w-sot-23-161193.html
Dieser (wie viele, viele andere MOSFETs) wäre für Dein Projekt perfekt.

von Teo D. (teoderix)


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m.n. schrieb:
> Somit kannst Du ohne zusätzlichen Aufwand eine bipolare
> Lösung, wie sie vor >= 20 Jahren üblich war abhaken und gleich einen
> zeitgemäßen Transistor einsetzen:

Mr. Mister schrieb:
> Ich will nicht nur
> das Ding auf meine Platine klatschen. Ich WILL das Teil verstehen und
> brauche den Lerneffekt. Das mit dem LL-Mosfet merke ich mir für das
> nächste Projekt.

!

von m.n. (Gast)


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von HildeK (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Der angegebene T. wird bei einem Strom von 0,3A eine CE-Spannung von
> 0,3Volt haben.

Vermutlich ja, im Datenblatt ist das aber nicht garantiert, sondern nur 
500mV bei 1A Strom und B=10! Nicht mal Kurven sind angegeben, aus denen 
man großzügig was interpolieren könnte.
Jetzt haben wir zwar nicht 1A Strom, aber eben auch kein B=10.
Daher: in solchen Fällen MOSFETs nehmen oder zumindest konservativ 
argumentieren!

von Teo D. (teoderix)


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HildeK schrieb:
> Vermutlich ja, im Datenblatt ist das aber nicht garantiert, sondern nur
> 500mV bei 1A Strom und B=10! Nicht mal Kurven sind angegeben, aus denen
> man großzügig was interpolieren könnte.

Dem würde ich das eher zutrauen (hfe ~20).
http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/2N2222ASMD%23SIE.pdf
https://www.reichelt.de/2N-Transistoren/2N-2222A-SMD/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=18407&GROUPID=2879&artnr=2N+2222A+SMD&SEARCH=transistor%2Bnpn%2Bsmd

HildeK schrieb:
> Daher: in solchen Fällen MOSFETs nehmen

Schritt Zwo.... ABER gleich mal welche mitbestellen (LL zB: IRLML2502), 
um die Versandkosten zu sparen, wäre keine schlechte Idee!

von m.n. (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Schritt Zwo.... ABER gleich mal welche mitbestellen (LL zB: IRLML2502),
> um die Versandkosten zu sparen, wäre keine schlechte Idee!

Erst keinen und dann gleich zwei?
Vielleicht doch eine schlechte Idee, denn der TO scheint gerne bei 
Conrad zu kaufen. Dort gibt es den 2502 nicht ;-)

von Mr. Mister (Gast)


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m.n. schrieb:
> Vielleicht doch eine schlechte Idee, denn der TO scheint gerne bei
> Conrad zu kaufen.

Hi,

ne nicht gerne, aber Conrad ist um die Ecke. Das ist der einzige Grund, 
warum ich dort kaufe. Der Versand entfällt auch.

Vielen Dank für alle Antworten. Den 2502 schau ich mal später genauer 
an.

MfG

von Teo D. (teoderix)


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von Possetitjel (Gast)


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m.n. schrieb:

> Somit kannst Du ohne zusätzlichen Aufwand eine bipolare
> Lösung, wie sie vor >= 20 Jahren üblich war abhaken und
> gleich einen zeitgemäßen Transistor einsetzen:

Es geht nicht. Es geht einfach nicht.
Er bekommt es NICHT fertig, Bipolartransistoren NICHT
schlechtzureden.

von m.n. (Gast)


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Vollmond war doch gerade erst?

Teo D. schrieb:
>> Vielleicht doch eine schlechte Idee, denn der TO scheint gerne bei
>> Conrad zu kaufen. Dort gibt es den 2502 nicht ;-)
>
> Auf die krude Reichelt suche verlassen was?

Wenn jemand bei Conrad kaufen möchte, bringt die Reichelt-Suche absolut 
garnichts.

Possetitjel schrieb:
> Es geht nicht. Es geht einfach nicht.
> Er bekommt es NICHT fertig, Bipolartransistoren NICHT
> schlechtzureden.

Hätte der TO darauf Wert gelegt, unbedingt ein bedrahtestes Bauteil zu 
verwenden, dann hätte ich ihm durchaus etwas Bipolares empfohlen: 
BC337-40. Auf Wunsch schicke ich dem TO auch eine ganze Tüte zu.

Lasset uns rechnen:
TO möchte einen FMMT449 von Conrad zu € 0,31/Stk.
Ich rate zu IRLML6346 von Conrad zu € 0,15/Stk.
Ersparnis € 0,16/Stk..
Bei den Millionenstückzahlen, mit denen hier üblicherweise gerechnet 
wird, eine Gesamtersparnis im 6-stelligen Euro-Bereich.
Amen!

von Teo D. (teoderix)


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m.n. schrieb:
> Wenn jemand bei Conrad kaufen möchte, bringt die Reichelt-Suche absolut
> garnichts.

Autsch.... noch mal Glück gehabt. ;P
https://www.conrad.de/de/mosfet-infineon-technologies-irlml2502trpbf-1-n-kanal-125-w-sot-23-162827.html

von m.n. (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Autsch.... noch mal Glück gehabt. ;P
> 
https://www.conrad.de/de/mosfet-infineon-technologies-irlml2502trpbf-1-n-kanal-125-w-sot-23-162827.html

Man muß Dich eben nur richtig motivieren ;-)

von Teo D. (teoderix)


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m.n. schrieb:
> Man muß Dich eben nur richtig motivieren ;-)

"Everybody's Darling, Everybody's Depp"
DANKE...

von Frank (Gast)


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m.n. schrieb:
> Mr. Mister schrieb:
> Ich denke, die Sache mit dem Vorwiderstand hast Du verstanden. Dann sehe
> ich, DU möchtest bei Conrad einkaufen und hast keine Probleme mit einem
> SOT-23-Gehäuse. Somit kannst Du ohne zusätzlichen Aufwand eine bipolare
> Lösung, wie sie vor >= 20 Jahren üblich war abhaken und gleich einen
> zeitgemäßen Transistor einsetzen:
> 
https://www.conrad.de/de/mosfet-infineon-technologies-irlml6346trpbf-1-n-kanal-13-w-sot-23-161193.html
> Dieser (wie viele, viele andere MOSFETs) wäre für Dein Projekt perfekt.
MOSFETs haben auch Nachteile. Sie sind weniger robust und empfindlicher 
ggü. statischer Elektrizität. Darüber hinaus sind in diesem 
Leistungsbreich die MOSFETs auch noch teurer. Der Vorteil vom MOSFET ist 
der geringere Schaltverlust und damit eine geringe Notwendigkeit zur 
Kühlung sowie die nahezu verlustfreie Ansteuerung.

Beim Schalten einer Heizfolie kommen noch Sicherheitsaspekte hinzu. Wie 
ist das Verhalten bei durchbrennen, hier würde ein MOSFET dauerleiten 
und somit Dauerheizen.

von Frank (Gast)


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Frank schrieb:
> Beim Schalten einer Heizfolie kommen noch Sicherheitsaspekte hinzu. Wie
> ist das Verhalten bei durchbrennen, hier würde ein MOSFET dauerleiten
> und somit Dauerheizen.
Mein Fehler, das ist beim JFET so, der MOSFET hat dieses Problem nicht. 
Also aus dem Gesichtspunkt ist ein MOSFET ok.

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