Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik transistor kaputt


von mauri (Gast)


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hallo

im 2. Absatz bei RC steht:

Ein Kurzschluss am Ausgang führt zur Zerstörung des Transistors.
Warum???

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204131.htm

von mauri (Gast)


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Ich weiss nicht ob das schlecht erklärt ist, aber erklärt wird hier 
eigentlich nichts, sondern nur behauptet:

Der Widerstand RE dient zum Einstellen des Arbeitspunkts des 
Transistors, wenn keine Last dran hängt. Der Grund: Wenn RE nicht 
existiert und kein RL angeschlossen ist, fließt kein Basis-Strom und so 
kann sich auch keine Basis-Emitter-Spannung von 0,7 V bilden.
Der Widerstand RE muss so niedrig sein, dass die Spannung UBE etwa bei 
0,7 V liegt. Wenn ein Strom durch RL fließt und der Kollektor-, bzw. 
Emitterstrom größer wird, dann steigt auch UBE ein bisschen an.


Warum fliesst kein Basisstrom, wenn RE fehlt und RL angeschlossen ist. 
Warum muss RE niedrig sein?
Wieso steigt UBE, dass ist doch die Spannung der Raumladungszone 
(pn-Schicht) und die ist doch immer gleich..?

von Mani W. (e-doc)


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mauri schrieb:
> Ein Kurzschluss am Ausgang führt zur Zerstörung des Transistors.
> Warum???

Weil der dann den maximalen Strom abbekommt x der Spannung = Überlast
durch Überhitzung im Chip...

von asda (Gast)


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mauri schrieb:
> Warum fliesst kein Basisstrom, wenn RE fehlt und RL angeschlossen ist.

Das steht so nicht im Text.

mauri schrieb:
> Warum muss RE niedrig sein?

Was ist bei dir niedrig? Es steht nur im Text, dass für den Widerstand 
ein Maximum existiert.

mauri schrieb:
> Wieso steigt UBE, dass ist doch die Spannung der Raumladungszone
> (pn-Schicht) und die ist doch immer gleich..?

Die Diffusionsspannung ist in erster Näherung evtl. konstant, wenn man 
Temperatur und dergleichen vernachlässigt. UBE ist aber nicht die 
Diffusionsspannung.

von mauri (Gast)


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asda schrieb:
> mauri schrieb:
>> Warum fliesst kein Basisstrom, wenn RE fehlt und RL angeschlossen ist.
>
> Das steht so nicht im Text.

stimmt, aber dann ist der Grund oben überflüssig, denn dass dann gar 
kein Strom fliesst ist klar, dafür brauch ich kein Elektroniker sein..
schlauer bin ich aber immer noch nicht..

ich mein, ich verstehe es so. hoffentlich ist es richtig.
wenn iB vorhanden ist, ist der Transistor leitend. wenn kein RC 
vorhanden ist, ist das dann ein reiner kurzschluss plus gegen masse. 
auch wenn RE dran ist, ist der Transistor kaputt, weil der 
kurzschlussstrom fliesst. stimmt das so?

> mauri schrieb:
>> Warum muss RE niedrig sein?
>
> Was ist bei dir niedrig? Es steht nur im Text, dass für den Widerstand
> ein Maximum existiert.

ich versteh nicht warum RE sehr klein ausgelegt werden soll. die 
spannung die am RE anliegt ist doch Uz-0.7V. und die soll ja 
stabiliesiert werden. Damit da nicht so ein grosser strom fliesst muss 
ja eher ein grösserer widerstand rein. verlustleistung ist ja i^2 * R 
oder nicht?
am lastwiderstand liegt ja auch immer die spannung an, die an Re liegt. 
also wenn RL kleiner wird zieht dieser mehr strom..
aber den Zusammenhang zwischen RE und RL habe ich noch nicht so raus. 
warum sollte der widerstand Re also klein sein oder einen bestimmten 
wert nicht überschreiten? wenn dieser klein ist, fliesst doch nur mehr 
strom ab.. das bringt ja nichts?! oder?


> mauri schrieb:
>> Wieso steigt UBE, dass ist doch die Spannung der Raumladungszone
>> (pn-Schicht) und die ist doch immer gleich..?
>
> Die Diffusionsspannung ist in erster Näherung evtl. konstant, wenn man
> Temperatur und dergleichen vernachlässigt. UBE ist aber nicht die
> Diffusionsspannung.

jetzt versteh ich gar nichts mehr. UBE ist doch die diffusionsspannung 
0.7V. die spannung von 0.7V muss aufgebracht werden, um die entstandene 
Raumladungszone wieder rückgängig zu machen.. was ist UBE dann, wenn 
nicht die Diffusionsspannung.

von hinz (Gast)


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mauri schrieb:
> jetzt versteh ich gar nichts mehr. UBE ist doch die diffusionsspannung
> 0.7V. die spannung von 0.7V muss aufgebracht werden, um die entstandene
> Raumladungszone wieder rückgängig zu machen.. was ist UBE dann, wenn
> nicht die Diffusionsspannung.

Die Flussspannung der BE-Diode.

von Carsten S. (dg3ycs)


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Hi,

Ich glaube du solltest den Text noch einmal SEHR GRÜNDLICH Lesen!
Und dann vor allem darauf achten wann von Rc und wann von Re die Rede 
ist.

IMHO schmeisst du die gerade durchgehend durcheinander:
(und noch einiges mehr!)

Als Hinweis:
Rc und Re sind für zwei unterschiedliche Betriebszustände gedacht. Im 
Prinzip für genau gegensätzliche Betriebszustände!
Daher muss man diese getrennt betrachten!

1. Rc:
Rc wird für den Betriebsfall Kurzschluss bzw. Überlast benötigt. Durch 
Rc wird bei zu starker Last die Basis zugesteuert und somit der 
Stromfluss vermindert. Ob und in wie weit für das konkrete Design der 
einsatz eines solchen RC überhaupt Sinn macht kann man Diskutieren und 
das hängt von einigen Faktoren ab. Ja nach Anforderung fährt man besser 
ohne oder ist sowieso auf was komplexeres angewiesen.
(Welche SPannungen/Leistungen, Welcher Transistor, was ist 
Schutzwürdiger, Transistor oder Last usw.)
Bei einer Konstantstromquelle mit FET wird der Widerstand an dieser 
Stelle übrigens zur Einstellung des Konstantstromes eingesetzt...

2. Re:
Re wird für den genau gegenteiligen Betriebsfall benötigt:
Keine oder nur winzige Last!
ISt die LAst zu klein (oder gar nicht vorhanden) funktioniert die 
Regelung ohne Basisstrom nicht und du kannst vieles am Ausgang haben, 
aber sicher nichts geregeltes. Im Worst Case deutlich mehr als 
Sollspannung!
Es gibt Bauteile/Schaltungen die benötigen nur µA an Strom, sind aber 
extremst Spannungsempfindlich. Wenn dann ein solches Bauteil/Schaltung 
angeschlossen wird kann es durch Überspannung zerstört werden.
Oder selbst eine Schaltung deren Ri klein Genug ist damit die Regelung 
funktioniert. In dem Moment wo die angeschlossen wird bis zu dem Moment 
wo die Regelung eingeschwungen sit kann die u.U. schon durch 
Überspannung zerstört worden sein.
Daher baut man in Fällen wo das ein Problem sein könnte einen solchen 
Widerstand als Mindestlast ein, damit die Regelung auch im 
Niedriglastbereich immer stabil arbeitet.

Der Widerstand soll dabei NICHT klein sein. Das wäre ja Fatal.
Genau genommen soll der absolut gesehen sogar relativ groß sein!
Er soll nur KLEIN GENUG sein damit selbst im worst Case Betriebsfall 
"Leerlauf" immer genug Basisstrom fließen kann das die Regelung stabil 
bleibt.

von Carsten S. (dg3ycs)


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mauri schrieb:
> Warum fliesst kein Basisstrom, wenn RE fehlt und RL angeschlossen ist.
> Warum muss RE niedrig sein?
Wie schon geschrieben: Richtig Lesen:
Der RE ist dafür da wenn RL gerade NICHT angeschlossen ist (oder sehr 
sehr Groß ist)

mauri schrieb:
> stimmt, aber dann ist der Grund oben überflüssig, denn dass dann gar
> kein Strom fliesst ist klar, dafür brauch ich kein Elektroniker sein..
> schlauer bin ich aber immer noch nicht..
Naja, es sieht eben NICHT jeder sofort!
Zumal die Seite ja gerade für LErnwillige und nicht für Erfahrene 
gestaltet ist. Davon abgesehen zweigst du ja selber das man nicht zuviel 
vorraussetzen sollte denn du verhaspelst dich ganz schon bei anderen 
Basics! (und sei es nur das Textverständnis)

> Wieso steigt UBE, dass ist doch die Spannung der Raumladungszone
> (pn-Schicht) und die ist doch immer gleich..?
In der Theorie. Und auch da nur in der allerersten Näherung!
In der Praxis ist das was völlig anderes!

Schaue dir einfach mal die I-U Kennlinie einer stinknormalen PN-Diode 
an!
Bei einer Allerweltsdiode wie der 1N4001 steigt die Spannung je nach 
Strom mal locker auf das doppelte an. Und das bei einem Strom der immer 
noch innerhalb der zulässigen Parameter liegt!
Die Gründe dafür sind vielfältig. Da kann man gleich eine ganze Reihe an 
Physikvorlesungen mit bestreiteten.

Der allereinfachste Grund von vielen ist dabei beispielsweise das JEDES 
Reale Bauteil spätestens ab einigen Grad über 0K auch einen Anteil an 
gutem alten ohmschen Widerstand hat. Auch ein Halbleiterübergang.
Und dann halt noch die spassigen anderen Effekte.

mauri schrieb:
> jetzt versteh ich gar nichts mehr. UBE ist doch die diffusionsspannung
> 0.7V. die spannung von 0.7V muss aufgebracht werden, um die entstandene
> Raumladungszone wieder rückgängig zu machen.. was ist UBE dann, wenn
> nicht die Diffusionsspannung.

JA, Diffusionsspannung (der BE Diode) passt schon im großen und Ganzen!
Genau genommen ist die Spannung die man Aussen anlegen muss damit ein 
Strom fließen kann (Bei RFTlern & Co. Flussspannung genannt) genau 
ENTGEGENGESETZ T der Diffusionsspannung die im Bauteil entsteht. Denn 
die Diffusionsspannung soll ja überwunden werden.
Daher wird die Spannung öfter auch ANTIdiffusionsspannung bezeichnet.
Diese Spannung ist Betragsmäßig absolut identisch mit der 
Diffusionsspannung, aber von umgekehrter Polarität!
Im "real life" wird das aber, selbst in Fachbüchern, oft alles einfach 
unter "Diffusionsspannung" subsumiert. Zumindest wenn es um Elektronik 
im Sinne der Schaltungsentwicklung geht. Da interessieren solche inneren 
Feinheiten dann auch nicht mehr wirklich wenn man das Bauteil einmal 
verstanden hat.
Ein Halbleiterphysiker mag das vielleicht anders sehen.

Gruß
Carsten

von Carsten S. (dg3ycs)


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ÄÄÄHHH kleine Korrektur:

Carsten S. schrieb:
> Bei einer Konstantstromquelle mit FET wird der Widerstand an dieser
> Stelle übrigens zur Einstellung des Konstantstromes eingesetzt...

Das ist natürlich Blödsinn!
Vergess das. Da sitzt der R auf der anderen Seite des Transistors.
(Man sollte nach weihnachtlichen Familienfeiern keine Beiträge mehr 
schreiben...)

Gruß
Carsten

von hinz (Gast)


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Carsten S. schrieb:
> Ein Halbleiterphysiker mag das vielleicht anders sehen.

Er hat guten Grund dazu.

von mauri (Gast)


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Carsten S. schrieb:

> Schaue dir einfach mal die I-U Kennlinie einer stinknormalen PN-Diode
> an!
> Bei einer Allerweltsdiode wie der 1N4001 steigt die Spannung je nach
> Strom mal locker auf das doppelte an. Und das bei einem Strom der immer
> noch innerhalb der zulässigen Parameter liegt!
> Die Gründe dafür sind vielfältig. Da kann man gleich eine ganze Reihe an
> Physikvorlesungen mit bestreiteten.
>

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1500000-1599999/001581845-da-01-ml-DIODE_1N4007_DO41_TC_de_en.PDF

Ich kann das leider nicht bestätigen.
wenn ich in der Grafik Durchlassspannung die Spannung von zB verdopple 
ändert sich auch der Strom gewaltig..??

Was für Grundlagen, bei denen ich mich verhasple, das sind ja Grundlagen 
oder etwa nicht? Ich bin ja dabei diese zu lernen.

von mauri (Gast)


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von zB 0.6V auf 1.2 hab ich gemeint..

von oszi40 (Gast)


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Je mehr Strom durch Deine Diode fließt, desto höher wird der 
Spannungsabfall und die entstehende Wärme.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201113.htm

Später bei Überlastung legiert und schmilzt Silizium. Bei Transistoren 
fliegt öfter später der Deckel auf und die dünnen Bonddrähte brennen 
weg, WENN der Stess groß genug war.

von Carsten S. (dg3ycs)


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mauri schrieb:
> Carsten S. schrieb:
>
>> Schaue dir einfach mal die I-U Kennlinie einer stinknormalen PN-Diode
>> an!
>> Bei einer Allerweltsdiode wie der 1N4001 steigt die Spannung je nach
>> Strom mal locker auf das doppelte an. Und das bei einem Strom der immer
>> noch innerhalb der zulässigen Parameter liegt!
>> Die Gründe dafür sind vielfältig. Da kann man gleich eine ganze Reihe an
>> Physikvorlesungen mit bestreiteten.
>>
>
> 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1500000-1599999/001581845-da-01-ml-DIODE_1N4007_DO41_TC_de_en.PDF
>
> Ich kann das leider nicht bestätigen.
> wenn ich in der Grafik Durchlassspannung die Spannung von zB verdopple
> ändert sich auch der Strom gewaltig..??

Im Prinzip habe ich doch genau das geschrieben!
Die Spannung am PN Übergang und damit auch die Spannung die an der Diode 
abfällt ändert sich mit dem Strom!

Und das ist nun einmal das Gegenteil von dem was du gestern geschrieben 
hat. (Die Spannung am PN Übergang ist Konstant!)

Das es im Umkehreffekt dasselbe ist, also dass wenn ich die Spannung als 
Größe vorgebe und diese verändere, das sich dann auch der Strom 
verändert ist doch nur logisch. Das ist doch nur die Frage welche Größe 
man vorgibt und welche man dann als Ergebniss ansieht.

>
> Was für Grundlagen, bei denen ich mich verhasple, das sind ja Grundlagen
> oder etwa nicht? Ich bin ja dabei diese zu lernen.

Du wirfst noch ziemlich viel durcheinander...
ISt jetzt vielleicht wichtig zu klären auf welches Niveau du Einsteigen 
willst bzw. Einsteigen musst...

Hobby?
Ausbildung?

Oder Studium?
Wenn Studium: Elektrotechnik oder Physik?

Wenn Hobby: Dann lasse erst einmal den ganzen Kram mit innerem Aufbau 
der Bauteile aussen vor und betrachte Transistoren und Co. als gegebene 
Bauteile die gewisse Eigenschaften haben. Hast du das Verhalten intus 
dann kann natürlich ein Blick auf die Feinheiten nicht schaden.
Bleibe auf der Schaltplanebene und nimmt das darunter als gegeben an und 
fertig!

Bei Berufsausbildung (als Elektroniker) sehe ich das ähnlich, nur 
solltest du dir da den Blick  auf die Feinheiten im Anschluss fest 
vornehmen!

Und wenn es für das Studium Elektrotechnik ist, dann trete erst einmal 
komplett von der Schaltungsebene komplexerer Funktionblöcke zurück und 
Beschäftige dich NUR mit den Grundlagen. Kristallstruktur, 
Bändermodell,PN Übergang, reale Diode, idealer Transistor, realer 
Transistor usw.
An Schaltung höchstens mal die Grundschaltungen.
Aber Stromversorgungen und Schaltungen ähnlicher (überschaubarer) 
Komplexität usw. kommen je nach Semester dann erst 1-3 Semester später.
Dann aber wirklich bis ins tiefste Detail besprochen und Idealerweise 
kennst du dann auch die meisten Ladungsträger schon mit Vornamen...

Und wenn du das dann durch hast, dann wirst du erkennen das die 
komplexeren Schaltungen im Prinzip auch nur aus Zusammenstellungen 
vieler weniger komplexen Schaltungen bestehen und diese wieder aus 
Bauteilen mit in der Regel gut vorhersagbarem Verhalten aufgebaut 
sind...
Aber das setzt den Einstieg schon weit vorne vorraus!

Ja und wenn es für ein Physikstudium ist... ???
Keine Ahnung, vielleicht noch 15 Milliarden Jahre vorher,
So 35,3 Minuten vor dem Urknall oder so...
Nee, im Ernst, dazu müsste ein Physiker etwas sagen, ich vermute mal die 
Ebene Kristallstruktur ist da schon mitten drin. Natürlich mit einer 
Komplexität mit der man auf der Anwendungsebene der 
Schaltungsentwicklung niemals zu tun hat und es in dem Maße dort auch 
niemals braucht.

hinz schrieb:
> Carsten S. schrieb:
>> Ein Halbleiterphysiker mag das vielleicht anders sehen.
>
> Er hat guten Grund dazu.

Unbestritten!
Schließlich sind das ja unter anderem die Typen die uns 
Elektrotechnikern die ganzen schönen Bauteile erst herzaubern... Mit 
schwarzer Magie und ähnlichem!
Und dafür muss man es an dieser Stelle schon genau nehmen!

Aber für die Frage wie man die dann am optimalsten Zusammenwürfelt damit 
es am Ende schön blinkt und Musik raus kommt ist das schon wieder 
hinfällig. Und da sind "wir" dann gefragt und nicht die 
Halbleiterphysiker ;-)

Gruß
Carsten

: Bearbeitet durch User
von mauri (Gast)


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ich mache es als hobby. ich denke die wichtigsten Grundlagen habe ich 
schon und ich wollte einfach mal soweit sein, dass ich endlich mal auch 
eine komplexere schaltung verstehe. zb so eine verstärkerschaltung mit 
transistoren.

ich weiss zwar, wie ein Transistor funktioniert, also vielleicht nicht 
im detail bis auf das letzte Elektron..., aber was basis, kollektor, 
emitter etc. ist schon. und wie diese verstärkt, dass B = IC/IB ist etc. 
bei einem Transistor kann ich dann sagen wie dieser etwas funktioniert 
(grundschaltung zB) aber sobald dann mehrere miteinander geschaltet 
sind, zb Emitter des einen zur Basis des anderen etc., dann verstehe ich 
schon nicht mehr was genau passiert.
dem würde ich gerne abhelfen, aber weiss nicht wie am Besten. bzw. wo 
genau anfangen.. mehr als zu wissen, wie so ein Ding funktioniert kann 
ich ja nicht. wie du sagst soll das ja ein Elektroniker ja auch erst mal 
weglassen.

und bei mir ist das problem, wenn ich nicht annähernd weiss wie so ein 
Bauteil funktioniert, brauch ich auch kein Schaltplan machen, weil ich 
keine Ahnung habe, was dann passiert, wenn ich irgend ein Bauteil in die 
Schaltung einbaue..

von mauri (Gast)


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oder besser gesagt, weiss ich wenn der Emitter eines Transistors zur 
Basis einen anderen führt, kann ich mir nicht erklären, warum man das 
macht, denn der Strom der Basis eines Transistors ist da im mikrobereich 
und wieso muss ein höherer Strom eines Transistors (Emitterstrom = 
Basis+kollektorstrom) in die Basis eines anderen fliessen, wo doch nur 
ein kleiner Strom eigentlich benötigt wird..

versteht ihr?

von Mani W. (e-doc)


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mauri schrieb:
> versteht ihr?

Denke, schon!

Du brauchst eben mehr Grundlagenwissen, Schaltungstechniken, 
Anwendungen,
selbst gebaute Schaltungen...


Praxis ist der beste Lehrer...

von Carsten S. (dg3ycs)


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mauri schrieb:
> ich mache es als hobby. ich denke die wichtigsten Grundlagen habe ich
> schon und ich wollte einfach mal soweit sein, dass ich endlich mal auch
> eine komplexere schaltung verstehe. zb so eine verstärkerschaltung mit
> transistoren.

OK, damit ist das Zielniveau erst einmal erklärt!
>
> ich weiss zwar, wie ein Transistor funktioniert, also vielleicht nicht
> im detail bis auf das letzte Elektron..., aber was basis, kollektor,
> emitter etc. ist schon. und wie diese verstärkt, dass B = IC/IB ist etc.
> bei einem Transistor kann ich dann sagen wie dieser etwas funktioniert
> (grundschaltung zB)
Also das ist ja schon einmal eine Grundlage auf der man aufbauen kann...

> aber sobald dann mehrere miteinander geschaltet
> sind, zb Emitter des einen zur Basis des anderen etc., dann verstehe ich
> schon nicht mehr was genau passiert.
Im Prinzp genau dasselbe wie bei den Grundschaltung.
In erster Näherung ist es wirklich so "einfach"
Du hast die Schaltung und das Ausgangssignal der einen stellt dann das 
Eingangssignal der anderen dar.

Gut, in der Praxis ist muss man die Herangehensweise an die 
Schaltungsanalyse natürlich erst einmal üben bevor es wirklich so leicht 
fällt.
Aber für den typischen Hobbyschaltungen reicht das dann durchaus.
Erst wenn man wirklich etwas höhere Anforderungen hat (hohe Spannung, 
hoher Strom oder hohe Frequenz - oder besonders niedriges Rauschen usw.) 
dann muss man wirklich in die Tiefe einsteigen um zu sehen was ein 
Transistor abseits des vereinfachten Modells noch so bietet.
Dann muss man mit exakteren Modellen hantieren.
Was dann auf einem Zukommt, davon kannst du dir hier mal ein Bild 
machen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Ersatzschaltungen_des_Bipolartransistors#Hochstrom-_und_Early-Effekt

Aber ganz ehrlich: Schaue es dir zu Abschreckung und dann vergesse es 
wieder. Für die normale Alltagselektronik eines Hobbyisten spielt das 
gar keine Rolle. Und selbst im Beruflichen Bereich sollte man diese 
Dinge zwar kennen, aber für viele spielt das fast keine Rolle.
(Und in der Ausbildung hört man im allerbesten Fall mal das es soetwas 
wie den Early effekt gibt. Aber wenn da in der ganzen Berufsschulzeit 5 
Minuten drüber gesprochen wird ist das schon "gründlich")

Wie gesagt, mit dem einfachen "Kosmos-Schleusenmodell" kommt man bein 
Transistor schon wirklich weit! (wie hier nachgezeichnet)
http://www.curtsoft.de/wissen/Technik/Elektronik/Transistor.htm

> dem würde ich gerne abhelfen, aber weiss nicht wie am Besten. bzw. wo
> genau anfangen.. mehr als zu wissen, wie so ein Ding funktioniert kann
> ich ja nicht. wie du sagst soll das ja ein Elektroniker ja auch erst mal
> weglassen.
JA, das ist vielleicht das Problem.
Zu viel Information, aber nicht am Stück sondern weit verteilt und auf 
immer unterschiedlichem Niveau. Für jemanden der "weiß" wie er wonach 
suchen muss ist das Toll. Aber ein "Einsteiger" ist da teilweise echt 
arm dran. Da war es damals als die örtliche Leihbücherei genau zwei 
anständige Lehrbücher, eines für Einsteiger, eines für Fortgeschrittene, 
zum Thema hatte teilweise einfacher zu lernen.

mauri schrieb:
> oder besser gesagt, weiss ich wenn der Emitter eines Transistors zur
> Basis einen anderen führt, kann ich mir nicht erklären, warum man das
> macht, denn der Strom der Basis eines Transistors ist da im mikrobereich
> und wieso muss ein höherer Strom eines Transistors (Emitterstrom =
> Basis+kollektorstrom) in die Basis eines anderen fliessen, wo doch nur
> ein kleiner Strom eigentlich benötigt wird..

Verstehe ich das Richtig das du hier über die Darlington Schaltung 
schreibst? (siehe Bild oben)
Ich glaube das Problem ist hier das du einige Annahmen triffst die so 
nicht zutreffend sind:

In vielen Fällen hat man es zwar tatsächlich beim Basisstrom mit Strömen 
im Mikroamperebereich zu tun. Aber das ist keinesfalls zwingend.
Wie hoch der Basisstrom tatsächlich sein muss hängt ja vom gewünschten 
Strom im Laststromkreis ab UND dem Verstärkungsfaktor !

Und gerade Leistungstransistoren haben oft einen im vergleich eher 
geringen Verstärkungsfaktor. Bei einigen alten Typen hat man da durchaus 
deutlich unter 10.
Der 2n3055 als alter Feld-Wald und Wiesentyp hat da vielleicht zwischen 
20-30 und wenn man an die Grenzen der Belastbarkeit herangeht kann der 
bis auf 5 Sinken.
Das bedeutet um 10 Ampere durch den Collector zu bekommen must du 2 
Ampere durch die Basis jagen! (Zulässig sind beim 2n3055 je nach 
Fertigungsverfahren und HErsteller -2n3055 ist nicht genau gleich 
2n3055- so zwischen 5 und 8 Ampere Basisstrom!

Wenn du aber nur aber das Steursignal z.b. von einer Lichtschranke mit 
Fototransistor bekommst, dann hast du nur einige Milliampere zur 
Verfügung.
Also musst du massiv Verstärken.
Und diese Verstärkung bekommt man nun entweder hin wenn man mehrere 
unabhängige Verstärkerstufen koppelt oder in dem man das Prinzip der 
Darlingtonschaltung anwendet.
(Es gibt für beide Varianten jeweils gute Gründe wann man die Einsetzt 
und wann nicht)
Angenommen du willst eine 60Watt KFZ Birne mit einem Dämmerungsschalter 
(Fototransistor) ein und ausschalten und hast dabei einen Transistor wei 
den 2n3055 als Leistungsschalter.
Hast dabei als Schaltsignal vielleicht 12V mit aber maximal 20mA zur 
Verfügung.

60 Watt bei 12V sind 5 Ampere.
Bei diesen Leistungen in einer Schaltanwendung will man den Transistor 
voll durchschalten, also Uce möglichst niedrig!
Beim 2n3055 von ON Semi sieht man im Diagramm das das bei einem 
Kollektorstrom von etwa 5 Ampere (4 und 8 A sind gezeichnet) ab ca. 
300mA voll durchsteuert. In Schaltanwendungen übersteuert man dazu oft 
noch um ein mehrfaches (je schneller das Abschalten erfolgen soll um so 
weniger darf man aber übersteuern). Sind wir bescheiden und begnügen und 
mit 500mA Basisstrom den wir uns wünschen um sicher voll 
durchzuschalten!
Zwischen 5 und 500mA ist aber eine deutliche Lücke vorhanden!
Also schalten wir einen zweiten Transistor wie im obigen Schaltbild zu 
sehen vor dem 2n3055.
Dafür geht dann jeder NPN Transistor der einen Verstärkungsfaktor von 
mindestens 25 hat und den Strom auf Dauer aushält.
Der erste Transistor macht dann dann aus den 20mA die 500mA (oder mehr). 
Diese gehen dann dann zusammen mit den 20mA Basisstrom komplett in die 
Basis des Leistungstransistors der dann durch die 520mA Basisstrom voll 
durchsteuert (bei 5A Collectorstrom)

Oder wenn du das Wassermodell des Transistors kennst, dann stelle dir 
einfach zwei dieser Staustufen direkt nacheinander vor.
So das der gesamte Wasserstrom der ersten Staustufe dann dazu genutzt 
wird das sehr viel wuchtigere und schwerere Gewicht der zweiten 
Staustufenklappe zu bewegen!

Ich hoffe ich habe das jetzt zur späten Stunde noch HALBWEGS 
verständlich hinbekommen.

Aber letztendlich glaube ich das dir gar nicht so viel fehlt um auf die 
richtige Spur zu kommen. Evtl. mal ein oder zwei Stunden von Angesicht 
zu Angesicht mit jemanden der sich die Zeit nimmt und einfach mal ein 
paar Fragen direkt klärt.
Vielleicht solltest du mal schreiben woher du ungefähr kommst, 
vielleicht gibt es da ja irgendeinen Anlaufpunkt wo sich jemand mal 
etwas Zeit für einen Einstieg nimmt. (im Rahmen eines FabLab, vom Afu-OV 
oder was auch immer)

Gruß
Carsten

: Bearbeitet durch User
von mauri (Gast)


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Hey Carsten

danke, so verstehe ich nun jedes Wort und habe auch die verstärkung 
verstanden ;)

ich komme leider aus dem rheintal schweiz. ich denke, da gibt es kaum 
jemanden, der hier anwesend wäre.
ich arbeite mich gerade durch das buch von dieter zastrow elektronik 
lehr- und übungsbuch für grundschaltungen der elektronik, 
leistungselektronik etc.
ich komme damit gut klar, er schreibt auch sehr verständlich.
wenn ich die transistoren und mosfets durch habe beschäftige ich mich 
mal mit ein paar schaltungen, die ich nicht verstehe auf anhieb.

von oszi40 (Gast)


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mauri schrieb:
> ich komme leider aus dem rheintal schweiz. ich denke, da gibt es kaum

... Großbuchstaben und Shifttasten?
Netiquette https://www.mikrocontroller.net/articles/Netiquette

von mauri (Gast)


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Hallo

Ich lese mich gerade durch das Kapitel der Transistoren durch im Buch 
Elektronik von Dieter Zastrow und habe ein paar Fragen.

Bei einer Transistorschaltung (bipolar) ist an der Basis ein Widerstand 
RV. Jetzt geht es um die Schaltzeiten. Um diese zu beschleunigen, 
schaltet man einen Kondensator parallel zum Widerstand und das soll die 
Abschaltzeit beschleunigen.

Warum eigentlich steht leider nicht da.

Der Transistor ist übersteuert mit beispielsweise ü=2.
Also ist die Einschaltzeit bereits optimiert. All zu gross, darf die 
Uebersteuerung ja nicht werden, wegen der Ueberschwemmung der Basis, die 
später auch wieder leergeräumt werden muss.

Was ich mich aber frage ist: Anfangs ist der Kondensator ja leer.
Dann kommt das high Signal, die Basis wird mit Elektronen angereichert. 
Das heisst ja in anderen Worten, dass auch die Kapazität CB geladen 
wird. Der Transistor schaltet ja erst dann ein, erst wenn CB voll 
geladen ist.

Umgekehrt, wenn der Transistor sperren soll, müssen die Ladungen weg. 
Das Signal ist nun low und es dauert wieder genauso lange, bis die 
Kapazität entleert ist.

Stimmt es jetzt, wenn ich sage, dass tein also taus sein muss?
Und wieso soll das jetzt langsamer sein, wenn nur der Widerstand dran 
hängt ohne parallelem Kondensator?

von HildeK (Gast)


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mauri schrieb:
> Warum eigentlich steht leider nicht da.
Falsches Buch? :-)
Über den Kondensator fließt im Umschaltmoment ein sehr viel höherer 
Strom als nur über den Widerstand, das beschleunigt das Umschalten des 
Transistors.

> Was ich mich aber frage ist: Anfangs ist der Kondensator ja leer.
Ja.
> Dann kommt das high Signal, die Basis wird mit Elektronen angereichert.
> Das heisst ja in anderen Worten, dass auch die Kapazität CB geladen
> wird.
... und dadurch fließt ein kräftiger Strom über den Kondensator in die 
Basis.
> Der Transistor schaltet ja erst dann ein, erst wenn CB voll
> geladen ist.
Nein, sondern sofort. Der Transistor ist stromgesteuert!

> Umgekehrt, wenn der Transistor sperren soll, müssen die Ladungen weg.
Ja.
> Das Signal ist nun low und es dauert wieder genauso lange, bis die
> Kapazität entleert ist.
Wie oben, zunächst fließt ein großer Strom zum Umladen des Transistors, 
der sorgt für die Entfernung der Ladungsträger aus der Basis, schneller 
als nur über den Widerstand.

> Stimmt es jetzt, wenn ich sage, dass tein also taus sein muss?
Es spielen noch andere Effekte mit, ohne zusätzliche Maßnahmen ist taus 
> tein. Beim Ausschalten gibt es auf Grund Übersteuerung eine 
zusätzliche Verzögerung. Um das zu vermeiden, schaltet man gelegentlich 
eine Schottkydiode von B nach C, damit wird der Transistor nie 
vollständig gesättigt und trotzdem kann man den Basiswiderstand klein 
halten. Identisch ist taus und tein trotzdem nicht - aber frage mich 
nicht nach den Feinheiten :-).
> Und wieso soll das jetzt langsamer sein, wenn nur der Widerstand dran
> hängt ohne parallelem Kondensator?
Sollte sich jetzt geklärt haben - oder?

von mauri (Gast)


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HildeK schrieb:

> eine Schottkydiode von B nach C

wie sieht das aus, so wie im Bild?
Und wieso genau wird der Transistor nie ganz gesättigt?
Die Gefahr besteht ja nicht, wenn man nicht allzuviel übersteuert.
Den Uebersteuerungsfaktor also nicht so hoch wählt.

von hinz (Gast)


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von mauri (Gast)


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mauri schrieb:
> HildeK schrieb:
>
>> eine Schottkydiode von B nach C
>
> wie sieht das aus, so wie im Bild?
> Und wieso genau wird der Transistor nie ganz gesättigt?
> Die Gefahr besteht ja nicht, wenn man nicht allzuviel übersteuert.
> Den Uebersteuerungsfaktor also nicht so hoch wählt.

Aha, jetzt seh ich es, die Uebersteuerung fängt mit UCE=UBE an, dann ist 
UCB = 0, aber das geht dann ja mit der Shottky Diode ned..

von HildeK (Gast)


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mauri schrieb:
> wie sieht das aus, so wie im Bild?
Ja.
> Und wieso genau wird der Transistor nie ganz gesättigt?
Gesättigt hat UCE 200mV oder noch weniger, mit der Schottky-Diode kommst 
du nur auf 400..500mV minimales UCE, weil UBE 700mV hat.
> Die Gefahr besteht ja nicht, wenn man nicht allzuviel übersteuert.
> Den Uebersteuerungsfaktor also nicht so hoch wählt.
Doch. Das Problem ist: wenn du schnell sein willst, dann muss der 
Basiswiderstand klein sein und dann der Kollektorwiderstand noch viel 
kleiner. Das will man nicht immer, vor allem Letzteres.
Außerdem: der Stromverstärkungsfaktor ist von Transistor zu Transistor, 
auch wenn alle BC247 heißen und vom gleichen Hersteller sind, sehr 
unterschiedlich (Faktor 3...5 ist normal). Du müsstest also für jede 
einzelne Schaltung das individuell ausmessen, um gerade so nicht oder 
nur sehr gering zu übersteuern.

von mauri (Gast)


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HildeK schrieb:
> mauri schrieb:
>> wie sieht das aus, so wie im Bild?
> Ja.
>> Und wieso genau wird der Transistor nie ganz gesättigt?
> Gesättigt hat UCE 200mV oder noch weniger, mit der Schottky-Diode kommst
> du nur auf 400..500mV minimales UCE, weil UBE 700mV hat.

Ok dazu noch eine Frage.
Ich komme gerade irgendwie nicht auf einen Nenner.
Die Gleichgewichtsbedingung sieht nun aufgrund der Shottky-Diode nun so 
aus
UCE+UCB-UBE = 0
anstatt
UCE-UCB-UBE = 0
vorher.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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mauri schrieb:
> Ich lese mich gerade durch das Kapitel der Transistoren durch im Buch
> Elektronik von Dieter Zastrow und habe ein paar Fragen.

Dann hättest du einen neuen Thread für deine Fragen aufmachen sollen. 
Denn mit dem Thread, den du gerade versuchst zu kapern, haben deine 
Fragen nichts zu tun.

von HildeK (Gast)


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mauri schrieb:
> Die Gleichgewichtsbedingung sieht nun aufgrund der Shottky-Diode nun so
> aus
> UCE+UCB-UBE = 0
> anstatt
> UCE-UCB-UBE = 0
> vorher.

Die Gleichungen ändern sich nur, wenn du die Zählpfeile änderst.
Es gilt immer: U_BE = U_BC + U_CE.
Da U_BC aber nicht größer als die Flussspannung der Schottkydiode werden 
kann (sehr wohl aber negativ), wird U_CE eben nicht ganz so klein werden 
und damit der Transistor nicht in die Sättigung geraten.

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