Bipolare Transistoren PDF

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Grundschaltungen...

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Bipolare Transistoren Die Bedeutung der Eingangskennlinie und eines darauf befindlichen Arbeitspunktes wird vorgestellt. Grundschaltungen des Transistors werden mit Möglichkeiten zur Einstellung des Arbeitspunktes und zu dessen Stabilisierung durch Strom- und Spannungsgegenkopplung gezeigt. Der Betrieb des Bipolartransistors als Schalter wird mit Hilfe des Ausgangskennlinienfeldes festgelegt. Transistorersatzschaltungen werden in der Analyse von Verstärkerschaltungen verwendet. Die Darlington-Schaltung und der Differenzverstärker werden als spezielle Anwendungen betrachtet. Aus dem Gebiet der Digitaltechnik schließen sich Kodes, logische Funktionen und die Schaltalgebra unter Verwendung von Bipolartransistoren an. Es folgen einige schaltungstechnische Realisierungen logischer Grundfunktionen. Ein Transistor ist ein aktives Halbleiterbauelement. Es gibt bipolare (BJT) und unipolare (FET) Transistoren. Bei den bipolaren Transistoren gibt es Ge- und Si-, npn- und pnp- Typen. Die Anschlüsse des bipolaren Transistors heißen Emitter, Basis und Kollektor. Im Arbeitspunkt ist beim Ge-Transistor ca. 0,3 V, beim Si- Transistor ca. 0,7 V. Wirkt der Transistor als Verstärker, so steuert der kleine Basisstrom den großen Kollektorstrom. Gleichstromverstärkungsfaktor des Transistors: Ein npn-Transistor leitet, wenn die Basis positiv ist. Ein pnp-Transistor leitet, wenn die Basis negativ ist. 3 Grundschaltungen des Transistors: Basis-, Emitter- und Kollektorschaltung. Ein Transistor kann als linearer Verstärker oder als Schalter betrieben werden. Eingangs-, Ausgangs- und Steuerkennlinie beschreiben den Transistor. beträgt bei Kleinleistungstransistoren ca. 0,2 V bis 0,5 V, bei LeistungsSättigungsspannung transistoren ca. 1 bis 2 V. Der Arbeitspunkt auf der Lastgeraden im Ausgangskennlinienfeld wird durch einen BasisRuhegleichstrom festgelegt. Wechselstrom-Kleinsignalverstärkung in Emitterschaltung: Stromverstärkung in Basisschaltung: /E Stromverstärkung in Kollektorschaltung: Umrechnung zwischen Die Stromverstärkung ist abhängig vom Arbeitspunkt und von der Temperatur. Die Stromverstärkung sinkt mit wachsender Frequenz. Beziehung zwischen der Q-Grenzfrequenz und der Transitfrequenz: . Bei der Wahl des Arbeitspunktes sind bestimmte Grenzen des erlaubten Arbeitsberei-ches zu beachten. Eingangsimpedanz der Emitterschaltung:

Ausgangsimpedanz der Emitterschaltung: Steilheit eines Transistors: Wechselspannungsverstärkung der Emitterschaltung:

2 Abschätzung der Wechselspannungsverstärkung der Emitterschaltung:

Leistungsverstärkung der Emitterschaltung Frequenzgang der Wechselspannungsverstärkung in Emitterschaltung: Eingangsimpedanz der Basisschaltung:

Ausgangsimpedanz der Basisschaltung: Wechselspannungsverstärkung der Basisschaltung: Leistungsverstärkung der Basisschaltung Eingangsimpedanz der Kollektorschaltung: Der Eingangswiderstand der Kollektorschaltung ist sehr groß. Ausgangsimpedanz der Kollektorschaltung: Der Ausgangswiderstand der Kollektorschaltung ist sehr niedrig. Wechselspannungsverstärkung der Kollektorschaltung: Leistungsverstärkung der Kollektorschaltung:

Bei der Rückkopplung unterscheidet man Mitkopplung und Gegenkopplung. Die Gegenkopplung verbessert die Eigenschaften eines Verstärkers, obwohl die Verstärkung abnimmt. Das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite ist konstant. Ein Transistor kann durch eine formale oder eine physikalische Ersatzschaltung beschrieben werden. Die formale Ersatzschaltung benutzt Vierpolgleichungen mit meist Parametern. Ersatzschaltbilder des Transistors enthalten gesteuerte Quellen. Spezielle Schaltungen sind die Darlington-, Bootstrap-, Kaskodeschaltung. Der Differenzverstärker verstärkt die Differenz zweier Eingangsspannungen. Harmonische Oszillatoren erzeugen Sinusschwingungen. In der Digitaltechnik wird der Transistor als Schalter verwendet. Ein Transistor als Schalter hat bestimmte Schaltzeiten. Ein Transistor kann zum Schalten eines Verbrauchers benutzt werden. Ein Multivibrator erzeugt periodische, rechteckförmige Spannungen. Ein Monoflop erzeugt einen Rechteckimpuls bestimmter Dauer. Ein Flipflop ist in der Digitaltechnik ein Speicherelement. Der Schmitt-Trigger wandelt ein analoges in ein digitales Signal um (mit Hysterese). Binäre Signale haben nur zwei Spannungswerte, High und Low. Ein Bit entspricht einer Binärstelle (kleinste Informationseinheit). Elektronische Digitalrechner arbeiten mit Dualzahlen, die mit elektronischen Schaltern leicht realisierbar sind. Grundlegende Verknüpfungen logischer Variablen sind UND, ODER, NICHT. Liegt am Eingang eines Inverters High, so ist der Ausgang Low und umgekehrt. Ist nur einer der Eingänge eines AND-Gatters auf Low, so ist der Ausgang Low.

3 Ist nur einer der Eingänge eines OR-Gatters auf High, so ist der Ausgang High. Gatter können in DL-, DTL-, RTL-, TTL-, ECL-, CMOS-Technik diskret oder inte griert als IC realisiert werden. Für logische Funktionen gibt es digitale Schaltzeichen

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