Transistor-Kennlinienfelder

Kennlinienfeld des TransistorsSpannungs- und Stromverteilung um einen Transistor

Bipolare Transistoren haben die Stromgrößen IE, IC, IB und die Spannungsgrößen UCE, UBE, UC (CB). Die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Strömen und Spannungen würde insgesamt 30 Kennlinienfelder ergeben. Sofern man einen bipolaren Transistor als Verstärker oder Schalter verwendet, reichen 4 Kennlinienfelder aus. Den Zusammenhang zwischen den relevanten Werten wird in einem Vierquadrantenkennlinienfeld dargestellt. Je nach Grundschaltung sehen diese Kennlinienfelder anders aus. Die Beschreibungen dieser Kennlinienfeldern beziehen sich auf die hier dargestellte Grundschaltung.
Die gestrichelten Linien in den Kennlinienfeldern zeigen den Zusammenhang zwischen den einzelnen Strömen und Spannungen.

Eingangskennlinienfeld IB = f (UBE)

Eingangskennlinienfeld
Die Eingangsgrößen der Emitterschaltung sind der Basisstrom IB und die Basis-Emitter-Spannung UBE. Der Zusammenhang zwischen diesen beiden Werten stellt die Durchlasskennlinie der pn-Schicht zwischen Basis und Emitter dar. Es handelt sich dabei um eine der beiden Diodenstrecken im Transistor. Die Kennlinie gilt jeweils für eine bestimmte Kollektor-Emitter-Spannung UCE.
Formel
Den Anstieg an einem bestimmten Punkt in der Kennlinie bezeichnet man als differentiellen Eingangswiderstand rBE.
Der Widerstand rBE ändert sich, wenn die Spannung UCE nicht konstant ist und bezieht sich auf einen bestimmten Arbeitspunkt.

Ausgangskennlinienfeld IC = f (UCE)

Ausgangskennlinienfeld
Die Ausgangsgrößen der Emitterschaltung sind der Kollektorstrom IC und die Kollektor-Emitter-Spannung UCE. Der Zusammenhang zwischen diesen beiden Werten wird bei verschiedenen Basisströmen IB angegeben.
Jede Kennlinie gilt für jeweils einen anderen Basisstrom IB.
Formel
Den Anstieg an einem bestimmten Punkt in der Kennlinie bezeichnet man als differentiellen Ausgangswiderstand rCE.
Der Widerstand rCE ändert sich, wenn der Strom IB nicht konstant ist und bezieht sich auf einen bestimmten Arbeitspunkt.

Stromsteuerkennlinienfeld IC = f (IB)

Stromsteuerkennlinienfeld
Die Stromsteuerkennlinie ergibt sich aus dem Zusammenhang von dem Kollektorstrom IC und dem Basisstrom IB. Die Stromsteuerkennlinie wird auch als Übertragungskennlinie bezeichnet.
Die Kennlinie gilt jeweils für eine bestimmte Kollektor-Emitter-Spannung UCE. Die Charakteristik der Kennlinie ist anfangs nahezu linear und krümmt sich dann gegen Ende etwas.
Aus der Steilheit der Kennlinie kann die Gleichstromverstärkung Β und die differenzielle Stromverstärkung β abgelesen werden. Je steiler die Kennlinie, desto größer die Stromverstärkung. Ist die Kennlinie stark gekrümmt, dann ist die Verstärkung nicht konstant. Dadurch entstehen Verzerrungen am Ausgang einer Verstärkerschaltung.
Formel für die Gleichstromverstärkung
Der Gleichstromverstärkungsfaktor Β ergibt sich direkt aus dem Kollektorstrom IC und dem Basisstrom IB, bei einer bestimmten Kollektor-Emitter-Spannung.
Formel für die Wechselstromverstärkung
Der Wechselstromverstärkungsfaktor β ergibt sich aus der Kollektorstromänderung ΔIC und der Basisstromänderung ΔIB bei einer bestimmten Kollektor-Emitter-Spannung UCE.

Rückwirkungskennlinienfeld UB = f (UCE)

Rückwirkungskennlinienfeld
Die Rückwirkung vom Ausgang (Spannung UCE) auf den Eingang (Spannung UBE) wird im Rückwirkungskennlinienfeld dargestellt.
Eine Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung UCE führt zu einer Änderung der Basis-Emitter-Spannung UBE. Diese Rückwirkung sollte möglichst klein gehalten werden. Dies ist nicht durch schaltungstechnische Maßnahmen möglich. Einfluss hat nur der Transistor-Hersteller.
Die Rückwirkungskennlinie bezieht sich auf einen bestimmten Basisstrom IB.
Formel
Das Maß für die Rückwirkung ist der differenzielle Rückwirkungsfaktor D bei einem bestimmten Basisstrom. Der Rückwirkungsfaktor D ändert sich, wenn der Basisstrom IB nicht konstant ist und bezieht sich auf einen bestimmten Arbeitspunkt.

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