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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Auslegung Transistor als Schalter, BC337/25, Transistor tot


Autor: Erik (Gast)
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Hallo,

Ich verwende einen BC337/25 Transistor, um ein Koppelrelais anzusteuern. 
Dies hat einige Wochen gut funktioniert, aber nun hat der Transistor 
seinen Dienst eingestellt. Unabhängig von Basistrom bzw. Spannung UBE 
liegt UCE bei ca. 20 bis + 200 mV, d.h. der Transistor ist ständig 
niederohmig. Die Spannung mit einem Multimeter genau zu messen ist 
schwierig da sie schwankt.
Die Probleme sind beim Ausschalten aufgetreten, bis irgendwann nichts 
mehr ging.

Der Basistrom IB hatte im Betrieb 9 mA, der Kollektorstrom 25 mA.
UCE betrug 22mV, UBE 0.78V, dies passt (ca.) zu den Angaben im 
Datenblatt.
Laut Datenblatt beträgt die Stromverstärkung ca. 160 bis 400. Ich habe 
den Basistrom bewusst sehr hoch gewählt, um sicher in die Sättigung zu 
kommen.


Was passiert wenn man den Basistrom zu groß wählt ?

Erwärmung war keine zu spüren...

Das Koppelrelais hat eine Freilaufdiode, d.h. Spannungsspitzen beim 
Ausschalten des Relais sollten (zumindest zum Großteil) gefiltert 
werden.

Was kann den Tot des Transistors verursacht haben ? War der Basisstrom 
zu hoch ?


Danke im Voraus !

Autor: crazy horse (Gast)
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Wenn die Diode i.O. ist und immer angeschlossen war - einfach Pech 
gehabt, auch sowas kann mal passieren. Montagsproduktion :-)
Ist ok so, wie du es gemacht hast.

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Betriebsspannung des Relaises?

Flankesteilheit? HL / LH ?

Autor: Erik (Gast)
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Danke für die Infos, die Freilaufdiode ist fix im Koppelrelais 
eingebaut, die ist einfach da, ob die funktioniert kann ich schlecht 
überprüfen...

Bringt es was den Basisstrom so hoch zu wählen oder genügt z.B. 1mA ?

Die Betriebsspannung des Relais beträgt 28 V, Widerstand der Spule 
beträgt 1160 Ohm.

Flankensteilheit habe ich nicht angeschaut. Inwiefern spielt das eine 
Rolle (Spannungsspitzen abgesehen) ?

Autor: thomsen (Gast)
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Basisstrom=Collektorstrom/Stromverstärkungsfaktor

Wenn du den Transistor als Schalter betreibst bewegst du dich immer für 
einen kurzen Zeitraum in der "Ptot Phase" des Transistors, je steiler 
deine Flanke umso kleiner ist der Zeitraum indem du dich in dieser Phase 
befindest!!!

Autor: crazy horse (Gast)
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bei 25 mA bekommst du doch den BC327 nicht tot.
Im schlimmsten Fall: Verlustleistung = 180mW, das steckt der weg.
Da war was anderes...

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Erik,

> Was kann den Tot des Transistors verursacht haben ? War der Basisstrom
> zu hoch ?

es hört sich alles richtig an. Die Stromstärken sind auch nicht zu hoch 
(9mA müßte die BE-Diode locker verkraften).

Etwas stutzig macht mit das UCE von 20...200mV. Das ist ein bißchen 
wenig und könnte darauf hindeuten, daß Du den Transistor "falsch herum" 
eingebaut hast (Kollektor und Emitter vertauscht). Dann ist die 
Stromverstärkung zwar größenordnungsmäßig B=10, aber das hättest Du ja 
wegen IB=9mA und IC=25mA << B*IB eh nicht gemerkt.

Den Inversbetrieb wählt man gelegentlich absichtlich, um die 
Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung (UCEX) zu vermindern. Der Nachteil 
ist dann aber, daß die Transistoren nicht mehr so spannungsfest sind.

Der Grund steht im Wikipediabeitrag:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bipolartransistor
"Die maximale Sperrspannung der Basis-Emitterdiode beträgt nur einige 
Volt."

Mein Tip also: Keine Montagsproduktion, sondern falsch herum eingebaut.


Gruß,
  Michael

Autor: Andreas L. (andreasl)
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Transistoren sterbe schon mal, die mit Aufdruck SI oder Ph weniger, die 
ohne Firmen Stempel schon mal eher.

Autor: Erik (Gast)
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Danke für die Antworten !

@Thomson:
Basisstrom als auch Kollektorstrom ist der Strom den ich z.B. per 
Spannungsabfall über die Widerstände ausrechnen kann, demnach ist der 
Stromverstärkungsfaktor - wenn man den Transistor genügend sättigt - 
nicht mehr 160 bis 400 wie lt. Datenblatt...


Die Flankensteilheit kann ich schlecht messen, da ich nur ein Analogoszi 
habe (da müsste ich das Relais schon recht flott takten, um was zu 
sehen).

Wäre es bezüglich Flankensteilheit gut viel Basisstrom oder wenig zu 
fahren ? Bei hoher Sättigung schaltet der Transistor ja "langsamer" ???

@Michael:
Der Transistor ist definitiv nicht falsch herum eingebaut - oder das 
Datenblatt hat einen "kleinen" Fehler;
Die Schaltung gibt es nebeneinander 4 mal, daher kann ich gut 
vergleichen was der defekte Transistor macht und was der Rest.
UCE von 20mV deckt sich bei hohen Basisströmen mit den Datenblättern. 
Die 20 bis 200mV UCE gelten für den defekten, ich habe dort auch schon 
bei UCE -0.0xx mV gemessen, wie gesagt das schwankt nicht mehr sehr 
reproduzierbar... der ist hinüber...

Autor: Erik (Gast)
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hmmm, welche Firma das ist weiß ich nicht mehr, kam vom C...

In dem Fall ist es ziemlich blöd wenn der Transistor eingeht und 
durchschaltet, wenn er hochohmig werden würde, wäre das OK...

Autor: Mike (Gast)
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Kann man zuviel Strom in die Basis rein schicken? Nun, dazu muss man 
sich mal anschaun wie so ein Transistor funktioniert, den thermischen 
Tod will ich hier mal außen vor lassen (klar, wenn der Transistor durch 
zuviel Strom zu heiß wird ist auch Schicht im Schacht).

Beispiel NPN-Transistor (bewegte Elektronen sind IMHO anschaulicher als 
bewegte Löcher wobei auch das zuweilen sehr viel Spass machen kann):

Im NPN-Transistor hat man einen schwach dotierten Kollektor, mittelmäßig 
dotierte Basis und einen stark dotierten Emitter. Damit hat man 
natürlich zwei PN-Übergänge mit all ihren Vor- und Nachteilen.

Durch die Dotierung sehen die Majoritäten des Emitters, dass in der 
Basis ja jede Menge Platz ist. Gemäß den fick'schen Difussionsgesetzen 
wandern nun einige Elektronen aus dem Emitter ab in Richtung Basis. 
Dabei bildet sich eine Raumladungszone zwischen Basis und Emitter aus. 
Gleiches geschieht auch zwischen Kollektor und Basis.

Und jetzt kommt der Trick: Man schickt in die Basis einen Strom rein. 
Dadurch wird die Basis-Kollektordiode weiter in den Sperrbereich 
getrieben => Die zugehörige Raumladungszone dehnt sich aus. Gleichzeitig 
wird die Basis-Emitterdiode weiter in den leitfähigen Bereich geschickt 
=> diese Raumladungszone wird kleiner wodurch es Eletronen im Emitter 
einfacher haben in die Basis überzuwechseln. Kommen nun die Elektronen 
aus dem Emitter in die Basis und dort in den Bereich der Raumladungszone 
der Basis-Kollektor-Diode so werden diese Elektronen durch das 
elektrische Feld in der Raumladungszone in den Kolektor quasi abgesaugt 
=> der Transistor leitet. Da man den Effekt durch die Minoritäten 
begünstigt ,Elektronen holt man aus dem Emitter in die Basis (man könnte 
sagen, man injiziert sie ;)) in der sie aber in der Minderheit sind, 
nennt man bipolare Transistoren auch 
Minoritätsladungsträgerinjektionstransitor (das längste Wort, das mir im 
Studium unterkam ^^).
Der Grenzfall ist nun, wenn sich die beiden Raumladungszonen berühren. 
Dann wird es schwer durch einen erhöhten Basisstrom den Kollektorstrom 
zu erhöhen da durch die Raumladungszonen die injizierten Elektronen 
sofort wieder abgesaugt werden, man hätte also keinen Effekt mehr durch 
erhöhen des Basisstromes.

Aus dem ganzen Tra-Ra genügt es zu sagen: Bis sich die Raumladungszonen 
berühren ist der Transitor i.d.R. schon tausend (thermische) Tode 
gestorben.

Ich glaub ich hab mein 5 jahren altes Wissen so richtig hingeschrieben 
bekommen, d.h. das da oben erhebt keinen Anspruch auf vollständige und 
umfassende Richtigkeit ;)

Autor: Michael (Gast)
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Sicher, dass die Freilaufdiode noch OK ist? Klingt für  mich wie eine 
defekte Freilaufdiode...oder sie ist zu langsam (glaube ich aber weniger 
da ja net schnell geschaltet wird, ist ja kein Takt im MHz-Bereich)

Autor: Der Gast (Gast)
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Vielleicht macht auch die Integrierte Diode Probleme.
Kannst es auch mal mit einer eigenen kleinen Dioden Parrallel schalten
vorsichitshalber.

Ein zu hoher Basistrom ist auch nicht schlimm das Problem ist nur
das du ein wenig länger zum Abschalten brauchst aber das sollte
bei Relais Anwendungen nicht stören.




Ich kann mir nicht vorstellen das ein BC337 so einfach kaput zu kriegen
ist. Was die TO92er Transistoren  betrifft ist der schon ein ziemliches 
Monster =D

In meinen Datenblatt steht sogar das er max 0.8A Ic mitmacht was
ich diesen kleinen nicht zutrauen würde - ist reiner selbstmord ;)
Oft kann man aber die beliebten BD139/140 durch BD337/327 austauschen.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Scope wäre nicht schlecht jetzt.

Setze eine neuen BC337 ein und miß per Oszi die Spannung am Relais im 
Betrieb/ein/ausschaltmomenten.

Dann weist Du ob die integrierte Diode im Relais funktioniert oder (was 
auch mal vorkommt) nicht.

hth,
Andrew

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Schaltgeschwindigkeit solle unwesentlich sein, denn der BC337 sollte 
auch so ziehmlich jeden Zwischenwert sogar dauerhaft vertragen.

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