Transistor als Schalter im Vierquadrantenkennlinienfeld

[Peter (peterparker)]

Hallo,

ich arbeite mich gerade in die Funktiosnweise eines Transistors ein, mir 
sind dabei aber ein paar Sachen mit den Kennfeldern unklar.

1. Vierquadrantenkennlinienfeld:
Wird der Transistor als Schalter verwendet, ist es sinvoll diesen im 
Sättigugnsbereich zu betreiben, um U_CE möglichst kein zu halten. Wie 
kann ich diesen Zustand im Vierquadrantenkennlinienfeld eintragen?
Beispiel:
Ich hab das Vierquadrantenkennlinienfeld im Anhang, mit diesem will ich 
einen Strom I_C von 10mA schalten (z.B. einen Widerstand mit 2000Ohm bei 
20V). Mein Arbeitspunkt leg ich dafür so weit wie möglich nach links, 
dafür wird ein I_B von 50µA benötigt.
Wie mahc ich jetzt weiter? Wenn ich den Arbeitspunkt im Kenlinienfeld 
eintrage dann komme ich in der Übertragugskennlinie auf eine I_B von 
25µA...
Kann ich die Kennlinie für den Sättigugnsbereich nicht verwenden?

2. In dem Vierquadrantenkennlinienfeld ist U_BE abhänig von I_B. Steigt 
U_BE dann im Sättigungsbereich ebenfalls an? Und wird das bei der 
Berechnung berücksichtigt, ich bin bisher immer von U_BE = 0,7V 
ausgegabgen?

3. Bei vielen Datenblätter werden garkeine Kennlinien angegeben, sondern 
z.B. nur der Verstärkungsfaktor für eine bestimmten Punkt/Zustand. Was 
ist wenn man den Transistor aber nicht an diesem einen Punkt betreiben 
will, wie kann z.B. der benötigte I_B bestimmt werden (die Verstärkung 
ist ja gerade im Sättigugnsbereich nicht konstant). Wie geht ihr da vor?


Gruß
Peter

[Brüno (dominic_m833)]

Die linken Felder gelten für Uce=5V, also ganz weit weg von Sättigung. 
Bei Sättigung tut zu viel Basisstrom nicht weh, nimm also bei z.B. 10mA 
Ic und einer Stromverstärkung von 100 einen Ib von 500uA, sprich das 
fünffache vom eigentlich nötigen.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Peter schrieb:
> Wird der Transistor als Schalter verwendet, ist es sinvoll diesen im
> Sättigugnsbereich zu betreiben, um U_CE möglichst kein zu halten. Wie
> kann ich diesen Zustand im Vierquadrantenkennlinienfeld eintragen?

Gar nicht. Die Kennlinien sind nur für den linearen Betrieb des 
Transistors brauchbar. Darüber hinaus gelten sie für ein typisches 
Exemplar des Transistors (also nicht deins) und/oder Bedingungen (z.B. 
Temperatur) die du später gerade nicht hast.

Sie können aber Anhaltspunkte geben. Im Schaltbetrieb übersteuert man 
den Transistor um ca. Faktor 3..5. Du kannst also aus dem Kennlinienfeld 
bestimmen, welchen Basisstrom du für den gewünschten Kollektorstrom 
brauchst. Dann nimmst du den mal 5. Aus dem I_b vs. U_be Feld kannst du 
dann die nötige Basisspannung bestimmen, aber vermutlich ist es 
einfacher mit U_be = 0.7V weiter zu rechnen. Dann wirst du beim 
Ausgangkennlinienfeld feststellen, daß es gar keine Kurve U_ce vs. I_c 
für den gewählten I_b gibt. Mit Glück gibt es wenigstens eine Kurve für 
einen ähnlichen Basisstrom, so daß du die zu erwartende Restspannung 
U_ce abschätzen kannst.

Wie gut dein Exemplar des Transistors dann mit dem typischen Exemplar 
des Herstellers übereinstimmt, findest du nur durch einen Aufbau der 
Schaltung und ausmessen derselben heraus.

[Jörg B. (joergb2)]

Wenn Du schalten willst, nimm doch bitte einen MOSFET. Oder bei großen 
Leistungen einen IGBT. Für höchste Frequenzen einen GaN. Für hohe 
Spannung und hohe Frequenz einen SiC. Bipolare Transistoren sind gut für 
den Betrieb im linearen Bereich, für stromgesteuerten Betrieb oder für 
rauscharme Verstärker mit niedriger Eingangsimpedanz. 
Bipolartransistoren waren vielleicht vor 40 Jahren auch für 
Schaltanwendungen üblich, aber da gab es auch kaum Alternativen.