Qucs Transistorspannung

[Dominik H. (hilby84)]

Hallo Zusammen,

ich habe mir mal Qucs geladen und bin grade dabei ein bisschen zu 
experimentieren. Als ein erstes, einfaches Projekt habe ich eine 
Treiberschaltung mit npn Transistor aufgebaut. Die Schaltung und die 
gemessenen Ergebnisse habe ich angefügt.

Als Spannungsquelle für die Basis habe ich eine dateigesteuerte 
Spannungsquelle genommen, die mit 0 V beginnt, dann auf 5 V ansteigt und 
schließlich wieder auf 0 V absinkt.

Ich hatte mir eigentlich vorgestellt, dass der Transistor bei anstieg 
auf 5 V Basisspannung zuschaltet und dann rund 0,15 A über den 
Transistor (Kollektor-Emitter) fließen. Leider sieht das Ergebniss etwas 
anders aus, obwohl der Stromfluß über den Transitor möglich ist, scheint 
der Transistor nicht komplett durchzuschalten. Das zeigt sich zum einen 
im Kollektor-Emitter Strom von nur 0,037 A sowie über der Spannung, die 
auch bei anliegender Basisspannung noch über den Transistor abfällt 
(11,2 V bei zugeschalteter Basisspannung).

Das lässt mich vermuten, dass der Gatestrom zu niedrig ist. Kann mir 
hier jemand weiterhelfen? Eine Ähnliche Spannung habe ich in der 
Realität aufgebaut. Mit einem BC548 habe ich mit so einer Schaltung ein 
Relais angesteuert. Auch wenn ich jetzt nicht alle Spannungen an meiner 
realen Schaltung nachgemessen habe, so funktioniert sie aber dennoch 
einwandfrei. Welchen Wert muss ich ändern, um das passende Ergebnis 
heraus zu bekommen? Den Basiswiederstand? Pulldown-Widerstand? Oder etas 
am Transistor selbst?

Danke und viele Grüße

Hilby

[Achim S. (Gast)]

Dominik H. schrieb:
> Das lässt mich vermuten, dass der Gatestrom zu niedrig ist

Das "Gate" bei einem Bipolartransistor heißt "Basis" ;-)

Dominik H. schrieb:
> Welchen Wert muss ich ändern, um das passende Ergebnis
> heraus zu bekommen? Den Basiswiederstand? Pulldown-Widerstand?

Schau dir mal den Emitterwiderstand R3 an. Wenn wirklich ein Strom von 
0,15A durch den Transistor fließen würde, dann müsste an R3 eine 
Spannung von 15V abfallen.

V3 liefert aber nur maximal 5V und die Basis-Emitterspannung muss beim 
leitenden Transistor ca. 0,7V betragen. Deshalb können an R3 nicht mehr 
als 4,3V abfallen und der Strom kann nicht über 43mA steigen.

Dominik H. schrieb:
> Mit einem BC548 habe ich mit so einer Schaltung ein
> Relais angesteuert. Auch wenn ich jetzt nicht alle Spannungen an meiner
> realen Schaltung nachgemessen habe, so funktioniert sie aber dennoch
> einwandfrei.

Dann sieht entweder deine reale Schaltung doch etwas anders aus als die 
simulierte Schaltung, oder das Relais schaltet auch schon mit 40mA.

[Dominik H. (hilby84)]

Hallo Achim!

Danke zunächst für deine Antwort. Natürlich ist es die Basis, hab mich 
nur verschrieben ;-)

Nun zu den 0,15 A. Die 5 V von V3 sind doch nur gedacht zum "zünden" des 
Transistors, also um den Transistor leitfähig zu machen. Die Treibende 
Spannung sollte dann V2 sein mit 15 V, oder sehe ich da was falsch?

LG
Hilby

[Dietrich L. (dietrichl)]

Dominik H. schrieb:
> Nun zu den 0,15 A. Die 5 V von V3 sind doch nur gedacht zum "zünden" des
> Transistors, also um den Transistor leitfähig zu machen. Die Treibende
> Spannung sollte dann V2 sein mit 15 V, oder sehe ich da was falsch?

Ja, völlig. Ein Transistor "zündet" nicht. Er verstärkt nur den 
Basisstrom und ermöglicht damit den Kollektorstrom (Ic = Ib * 
Stromverstärkung).
V2 "treibt" da gar nichts. Der Strom, der aus V2 herausfließt, wird 
quasi durch den Basisstrom "getrieben".
In der Schaltung wird das Spiel allerdings durch R3 begrenzt: Wenn am 
Emitter die Spannung von ca. 4,3V erreicht wird (wie Achim S. schon 
schrieb), kann der Basisstrom nicht weiter ansteigen (die 0,7V ist die 
Spannung der Basis-Emitterdiode).

Gruß Dietrich

[Dominik H. (hilby84)]

Hallo Dietrich!

Hmm, ja danke. Hab mir das jetzt mal angeguckt und irgendwie scheint ihr 
recht zu haben, auch wenn ich es noch nicht ganz nachvollziehen kann.

Ich habe zum testen den Vorwiderstand R1 auf 0,1 Ohm verringert und den 
Pulldown Widerstand auf 5000 kOhm erhöht. Somit erreiche ich einen 
Stromfluß von 42 mA, genau wie Achim schrieb.

Ich hab das irgendwie anders in meinem Kopf und versteh das jetzt nicht 
so richtig. Der BC548 hat eine recht hohe Stromverstärkung, so dass ich 
dachte, dass ich auch unabhängig von der Basisspannung meinen Strom 
einstellen können müsste. Genauer gesagt: die Varianz des Vorwiderstands 
führt doch schon zu einer Änderung meines Basisstroms?

Gruß Dominik

Edit:

Ich hab den Fehler in der Schaltung gefunden. Ich hatte ja den 
Lastwiderstand an den Emitter angeschlossen, das ist natürlich dämlich. 
Der gehört an den Kollektor, da sonst der Basisstrom ja auch noch über 
den Lastwiderstand fließen muss. Im Anhang die korrigierten Pläne, so 
sieht das schon besser aus, und dann kann auch der Laststrom deutlich 
über 43 mA ansteigen.