Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise 1. Ein pn-Übergang leitet, der andere sperrt

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise Ein pn-Übergang leitet, der andere sperrt Die p-Basis wird von Minoritätsladungsträgern (n) überschwemmt

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise Ein pn-Übergang leitet, der andere sperrt Die p-Basis wird von Minoritätsladungsträgern (n) überschwemmt Die Basis ist sehr dünn (10µm), die Elektronen gelangen zur Basis-Kollektor-Sperrschicht, bevor sie in der Basis rekombinieren

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise Ein pn-Übergang leitet, der andere sperrt Die p-Basis wird von Minoritätsladungsträgern (n) überschwemmt Die Basis ist sehr dünn (10µm), die Elektronen gelangen zur Basis-Kollektor-Sperrschicht, bevor sie in der Basis rekombinieren Für Elektronen (Minoritäts-LT!) ist diese Sperrschicht durchlässig, sie gelangen zum Kollektor – es fließt ein Kollektorstrom

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise Ein pn-Übergang leitet, der andere sperrt Die p-Basis wird von Minoritätsladungsträgern (n) überschwemmt Die Basis ist sehr dünn (10µm), die Elektronen gelangen zur Basis-Kollektor-Sperrschicht, bevor sie in der Basis rekombinieren Für Elektronen (Minoritäts-LT!) ist diese Sperrschicht durchlässig, sie gelangen zum Kollektor – es fließt ein Kollektorstrom Es ist nur ein kleiner Basisstrom nötig, um den np-Übergang zwischen Emitter und Basis in Durchlassrichtung zu erhalten

Aufbau und Wirkungsweise Bipolartransistoren Aufbau und Wirkungsweise Ein pn-Übergang leitet, der andere sperrt Die p-Basis wird von Minoritätsladungsträgern (n) überschwemmt Die Basis ist sehr dünn (10µm), die Elektronen gelangen zur Basis-Kollektor-Sperrschicht, bevor sie in der Basis rekombinieren Für Elektronen (Minoritäts-LT!) ist diese Sperrschicht durchlässig, sie gelangen zum Kollektor – es fließt ein Kollektorstrom Es ist nur ein kleiner Basisstrom nötig, um den np-Übergang zwischen Emitter und Basis in Durchlassrichtung zu erhalten Ein kleiner Basisstrom steuert großen Kollektorstrom -> Verstärker!

Bipolartransistoren Grundschaltungen

Bipolartransistoren Grundschaltungen

Bipolartransistoren Grundschaltungen

Bipolartransistoren Ausgangskennlinie

Bipolartransistoren

Dimensionierung eines Kleinsignalverstärkers Bipolartransistoren Dimensionierung eines Kleinsignalverstärkers

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 1. Widerstandsgerade bestimmen

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 1. Widerstandsgerade bestimmen 𝑈 𝐵 = 𝑅 𝐶 𝐼 𝐶 + 𝑈 𝐶𝐸

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 1. Widerstandsgerade bestimmen 𝑈 𝐵 = 𝑅 𝐶 𝐼 𝐶 + 𝑈 𝐶𝐸 - Transistor sperrt 𝐼 𝐶 =0; 𝑈 𝐶𝐸 = 𝑈 𝐵

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 1. Widerstandsgerade bestimmen 𝑈 𝐵 = 𝑅 𝐶 𝐼 𝐶 + 𝑈 𝐶𝐸 - Transistor sperrt 𝐼 𝐶 =0; 𝑈 𝐶𝐸 = 𝑈 𝐵

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 1. Widerstandsgerade bestimmen 𝑈 𝐵 = 𝑅 𝐶 𝐼 𝐶 + 𝑈 𝐶𝐸 - Transistor sperrt 𝐼 𝐶 =0; 𝑈 𝐶𝐸 = 𝑈 𝐵 - evtl. fehlende PV -Kurve erzeugen

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 1. Widerstandsgerade bestimmen 𝑈 𝐵 = 𝑅 𝐶 𝐼 𝐶 + 𝑈 𝐶𝐸 - Transistor sperrt 𝐼 𝐶 =0; 𝑈 𝐶𝐸 = 𝑈 𝐵 WG einzeichnen, PV tangierend ICmax= 360 mA

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 2. Kollektorwiderstand berechnen 𝑅 𝐶 = 𝑈 𝐵 − 𝑈 𝐶𝐸𝑆 𝐼 𝐶 = 7,5𝑉−0,3𝑉 360𝑚𝐴 =20Ω

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 2. Kollektorwiderstand berechnen 𝑅 𝐶 = 𝑈 𝐵 − 𝑈 𝐶𝐸𝑆 𝐼 𝐶 = 7,5𝑉−0,3𝑉 360𝑚𝐴 =20Ω 3. Arbeitspunkt festlegen etwa in die Mitte der Widerstandsgeraden 𝐼 𝐶 𝐴𝑃 =220𝑚𝐴; 𝑈 𝐶𝐸 𝐴𝑃 =3,2𝑉; 𝑈 𝐵𝐸 𝐴𝑃 =0,46𝑉

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 4. Basisvorwiderstand berechnen 𝑅 𝐵 = 𝑈 𝐵 − 𝑈 𝐵𝐸 𝐴𝑃 𝐼 𝐵 𝐴𝑃 = 7,5𝑉−0,46𝑉 3𝑚𝐴 =2,5𝑘Ω

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 5. Verstärkungsfaktoren bestimmen - dazu AP aussteuern,

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 5. Verstärkungsfaktoren bestimmen - dazu AP aussteuern, - Spannungen und Ströme ablesen DIC= -140mA DIB= -2 mA; DUCE= 2,6 V; UBE= 0,05V

Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand Bipolartransistoren Kleinsignalverstärker mit Basisvorwiderstand 5. Verstärkungsfaktoren bestimmen DIC= -140mA DIB= -2 mA; DUCE= 2,6 V; UBE= 0,05V 𝑉 𝑈 = Δ 𝑈 𝐶𝐸 Δ𝑈 𝐵𝐸 = 2,6𝑉 −0,05𝑉 =−52 𝑉 𝐼 =𝐵= Δ 𝐼 𝐶 Δ𝐼 𝐵 = −140𝑚𝐴 −2𝑚𝐴 =70

Bipolartransistoren Transistorschalter Relaisbetrieb Relais geschlossen: Relais offen: 𝐼 𝐵 = 𝐼 ; 𝑈 𝐵𝐸 = 𝑈 𝑅 𝑅 =2Ω; 𝐼 𝐶 =0,5𝐴 𝐼 𝐵 =0; 𝑈 𝐵𝐸 =0

Bipolartransistoren Transistorschalter Relaisbetrieb Relais geschlossen: Relais offen: 𝐼 𝐵 = 𝐼 ; 𝑈 𝐵𝐸 = 𝑈 𝑅 𝑅 =2Ω; 𝐼 𝐶 =0,5𝐴 𝐼 𝐵 =0; 𝑈 𝐵𝐸 =0 1. T sperrt, Relais offen 𝐼 𝐶 =0; 𝑈 𝐶𝐸 = 𝑈 𝐵

Bipolartransistoren Transistorschalter Relaisbetrieb Relais geschlossen: Relais offen: 𝐼 𝐵 = 𝐼 ; 𝑈 𝐵𝐸 = 𝑈 𝑅 𝑅 =2Ω; 𝐼 𝐶 =0,5𝐴 𝐼 𝐵 =0; 𝑈 𝐵𝐸 =0 1. T sperrt, Relais offen 𝐼 𝐶 =0; 𝑈 𝐶𝐸 = 𝑈 𝐵 2. T leitet, Relais geschlossen 𝐼 𝐶 =0,5𝐴; 𝐼 𝐵 ≥8𝑚𝐴; 𝑈 𝐶𝐸𝑆 =0,2𝑉; 𝑈 𝐵𝐸 ≥0,6𝑉

Bipolartransistoren Transistorschalter Relaisbetrieb Relais geschlossen: Relais offen: 𝐼 𝐵 = 𝐼 ; 𝑈 𝐵𝐸 = 𝑈 𝑅 𝑅 =2Ω; 𝐼 𝐶 =0,5𝐴 𝐼 𝐵 =0; 𝑈 𝐵𝐸 =0 1. T sperrt, Relais offen 𝐼 𝐶 =0; 𝑈 𝐶𝐸 = 𝑈 𝐵 2. T leitet, Relais geschlossen 𝐼 𝐶 =0,5𝐴; 𝐼 𝐵 ≥8𝑚𝐴; 𝑈 𝐶𝐸𝑆 =0,2𝑉; 𝑈 𝐵𝐸 ≥0,6𝑉 3. RC bestimmen 𝑅 𝐶 = 𝑈 𝐵 − 𝑈 𝐶𝐸𝑆 𝐼 𝐶 − 𝑅 𝑅 = 4,8𝑉 0,5𝐴 −2Ω=7,6Ω

Bipolartransistoren Transistorschalter Relaisbetrieb Relais geschlossen: Relais offen: 𝐼 𝐵 = 𝐼 ; 𝑈 𝐵𝐸 = 𝑈 𝑅 𝑅 =2Ω; 𝐼 𝐶 =0,5𝐴 𝐼 𝐵 =0; 𝑈 𝐵𝐸 =0 Übersteuerung des Transistors 𝐼 =𝑚𝐼 𝐵 ; 2≤𝑚≤5 T leitet dadurch schneller

Bipolartransistoren Transistorschalter Relaisbetrieb 8V Relais geschlossen: 8V Relais offen: 𝐼 𝐵 = 𝐼 ; 𝑈 𝐵𝐸 = 𝑈 𝑅 𝑅 =2Ω; 𝐼 𝐶 =0,5𝐴 𝐼 𝐵 =0; 𝑈 𝐵𝐸 =0 Übersteuerung des Transistors 𝐼 =𝑚𝐼 𝐵 ; 2≤𝑚≤5 T leitet dadurch schneller Höhere Betriebsspannung WG kann Verlustleistungshyperbel schneiden

Transistorlogik (DTL) Bipolartransistoren Transistorlogik (DTL)

Transistorlogik (DTL) Bipolartransistoren Transistorlogik (DTL)

Transistorlogik (DTL) Bipolartransistoren Transistorlogik (DTL)

Transistorlogik (DTL) Bipolartransistoren Transistorlogik (DTL) Diode vor T ist logisch unwirksam; sorgt dafür, dass nicht schon die Diodenflussspannung T öffnet.

Transistorlogik (TTL) Bipolartransistoren Transistorlogik (TTL) T1 - Multiemittertransistor

Transistorlogik (TTL) Bipolartransistoren Transistorlogik (TTL) T1 - Multiemittertransistor

Transistorlogik (TTL) Bipolartransistoren Transistorlogik (TTL) T1 - Multiemittertransistor T2 - Treiberstufe

Transistorlogik (TTL) Bipolartransistoren Transistorlogik (TTL) T1 - Multiemittertransistor T2 - Treiberstufe T3,T4 – Gegentaktendstufe (Verstärker)

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator Funktionsweise: T1 und T2 schalten sich wechselseitig ein (T leitet) und aus (T sperrt).

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator 1. Sei zu Beginn T1 gerade leitend. Dann hat der Ausgang UA1 tiefes Potential und die Basis von T2 ebenfalls. Somit sperrt T2 und der Ausgang UA2 hat hohes Potential.

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator 2. Über den Basisvorwiderstand RB2 wird der Kondensator C2 aufgeladen, die Spannung UBE2 steigt an.

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator Nach t2 = RB2 C2 ln2 folgt: 3. Bei UBE2 > 0,5V steuert T2 durch, die Spannung UA2 sinkt auf die Flussspannung UCES =0,2V, ebenso die Spannung UBE1. Folglich sperrt T1 und UA1 wird hohes Potential, weil der Kondensator C2 über RC1 aufgeladen wird.

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator 4. Über RB1 wird C1 aufgeladen, die Spannung UBE1 steigt an, bis nach der Haltezeit t1 = RB1 C1 ln2 der Transistor T1 leitend wird, somit T2 sperrt. Der Ausgang UA1 wird auf tiefes Potential gestellt, der Ausgang UA2 auf hohes Potential weil der Kondensator C1 über RC2 aufgeladen wird.

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator C1 = C2 = 35 nF; RB1 = ?; RB2 = ?; RC2 = ? 𝜏 1 = 𝑅 𝐵1 𝐶 1 ln 2 𝑅 𝐵1 = 𝜏 1 𝐶 1 ln 2 = 4,5 𝑚𝑠 35 𝑛𝐹 ln 2 =185 𝑘Ω 𝑅 𝐵2 = 𝜏 2 𝐶 2 ln 2 = 17 𝑚𝑠 35 𝑛𝐹 ln 2 =700 𝑘Ω t1 = 4,5 ms t2 = 17 ms

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator Spannungsanstieg UA2 wird durch Aufladen des Kondensators C1 über RC2 kontrolliert C1 = C2 = 35 nF; RC2 = ? 𝜏= 𝑅 𝐶2 𝐶 1 𝑈 𝐴2 𝑡 =Δ𝑈(1− 𝑒 − 𝑡 𝜏 )

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator Bestimmung der Zeitkonstante t : C1 = C2 = 35 nF; RC2 = ? 𝑈 𝐴2 𝜏 =Δ𝑈 1− 𝑒 −1 =0,63 Δ𝑈 𝜏= 𝑅 𝐶2 𝐶 1 𝑈 𝐴2 𝑡 =Δ𝑈(1− 𝑒 − 𝑡 𝜏 )

Astabiler Multivibrator Bipolartransistoren Astabiler Multivibrator Bestimmung der Zeitkonstante t : C1 = C2 = 35 nF; RC2 = ? 𝑈 𝐴2 𝜏 =Δ𝑈 1− 𝑒 −1 =0,63 Δ𝑈 𝜏= 𝑅 𝐶2 𝐶 1 𝑈 𝐴2 𝑡 =Δ𝑈(1− 𝑒 − 𝑡 𝜏 ) Ablesen des Zeitintervalls t = 0,12ms 𝑅 𝐶2 = 𝜏 𝐶 1 = 0,12𝑚𝑠 35𝑛𝐹 =3,4𝑘Ω