Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Der Bipolartransistor


von markus (Gast)


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Hallo,

ich habe nun viel über Halbleiterphysik(pn-übergang, n-dotierung, 
p-dotierunt etc.)gelesen und mir auch ein paar Videos angeschaut, 
trotzdem verstehe ich die Funktion des Transistors noch nicht so 
wirklich.

Unter anderem habe ich mir auch folgendes Video angeschaut:
https://www.youtube.com/watch?v=p8s_kkdKUgE

Seht es auch ab 9:50 an bitte(1min. lang oder so). Er sagt hier, dass 
wenn Ube=0,7V ist, sich die untere Sperrschicth(zwischen Basis und 
Kollektor) abbaut, d.h. Elektronen von der unteren n-Zone rekombinieren 
mit den Löcher in der p-Zone, somit ist die p-Zone überflutet mit 
Elektronen(weil ja nun in den Löchern Elektronen sind).

Und dann sagt er, dass ein Strom Ic fließt, aber er erwähnt nicht, warum 
die ober Sperrschicht auf einmal weggeht bzw. wie da nun Elektronen 
rüber fließen können. Das ist doch eine breite Sperrschicht, da der 
Pluspol von der Uce-spannungsqsuelle die Elektronen in der oberen 
n-Schicht anzieht.

Meine Frage ist nun: Wie können Elektronen die obere Sperrschicht 
überqueren?

mfg

markus

von Rainer V. (rudi994)


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http://www.halbleiter.org/ -> Grundlagen -> Transistor
ganz weit nach unten: Funktionsweise

von markus (Gast)


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Hm ok danke.

Naja gut, d.h., weil einfach die Basis so dünn ist, werden je nach 
Stromstärke mehr oder weniger Elektronen in den Kollektor gelangen --> 
Ic wird von Ib gesteuert. Uce wird dabei nur geringfügig geändert. 
Richtig?

1. Uce braucht man doch nur, um einfach einen Pluspol bzw. Minuspol zu 
schaffen, d.h. um die Elektronen zum Pluspol zu ziehen, sodass der Strom 
Ic überhaupt fließen kann. Spannung ist ja sozusagen die "treibende 
Kraft" für den Strom. Richtig?

2. Ube(bei Si=0,7V) braucht man, um halt den Transistor in Gang zu 
bringen. Aber wie ist Ib von Ube abhängig? Das ist proportional zu 
einander, richtig?
Weil wenn sich Ube ändert, dann ändert sich ja auch Ib.
Z.b. schickt man ein signal hinein(das man verstärken will), das 
zwischen 0,6V und 0,9V schwankt. Dann schwankt halt Ib zwischen x1 und 
x2. Richtig?

von Possetitjel (Gast)


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markus schrieb:

> Spannung ist ja sozusagen die "treibende Kraft" für
> den Strom.

Ja.
Ich weiß nicht, ob es physikalisch 100%ig richtig ist,
aber der Spruch aus dem Physikunterricht ist "Spannung
ist stromantreibende Kraft".

> 2. Ube(bei Si=0,7V) braucht man, um halt den Transistor
> in Gang zu bringen.

Hmmm... das ist in dieser Form nicht ganz richtig. Die
0.7V sind keine scharfe Grenze.

> Aber wie ist Ib von Ube abhängig?

Exponenziell. Das ist eine Diodenkennlinie; der Strom
hängt nach einer Exponenzialfunktion von der Spannung
ab. Ist bei Dioden genauso. (Die Basis-Emitter-Strecke
ist ja eine Diode.)

> Das ist proportional zu einander, richtig?

Jein. Die Formel hat ungefähr die Gestalt

I_B = I_0 * e^(U_BE / U_T)

Wenn Du zu U_BE einen festen Betrag addierst (etwa 35mV),
dann multipliziert sich der Strom etwa mit dem Faktor 2.7

> Weil wenn sich Ube ändert, dann ändert sich ja auch Ib.

Ja.

Allerdings ist das keine lineare Abhängigkeit, sondern
ein exponenzielles Wachstum.

> Z.b. schickt man ein signal hinein(das man verstärken
> will), das zwischen 0,6V und 0,9V schwankt.

... dann ist der Transistor wahrscheinlich kaputt :-)

von markus (Gast)


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Possetitjel schrieb:
>> Z.b. schickt man ein signal hinein(das man verstärken
>> will), das zwischen 0,6V und 0,9V schwankt.
>
> ... dann ist der Transistor wahrscheinlich kaputt :-)

Er ist dann kaputt? Echt?^^ Warum denn?

Ab 7:00 bitte folgendes kurz anschauen: 
https://www.youtube.com/watch?v=P2Z5-U9g8vs

Der sagt da das U1_wechsel auf den Eingang des Transistor geht, das ist 
doch Ube oder?

Dann schwankt es zwischen 0,7V und 0,9V? Oder wie funktioniert das hier 
genau?

von markus (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ok, dann vergessen wir die vorigen Fragen.

Ich habe hier eine Emitterschaltung(siehe Anhang) mit 
Reihengegenkopplung(den Ce bitte erstmal wegdenken!!). Aber laut ELKO 
hier ist es auch eine Stromgegenkopplung: 
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204134.htm



1. Reihengegenkopplung = Stromgegenkopplung = Signalgegenkopplung?
Ist eine Reihengegenkopplung, das was ich auf meinem bild habe? also 
Reihe meint --> R1 und R2 in Serien und Gegenkopplung, dass ich den Re 
drinnen habe?

1.1 Stromgegenkopplung(wir nennen es auch Signalgegenkopplung) bedeutet, 
dass man versucht den Temperaturänderungen, die Ic erhöhen(durch 
Erhöhung von Ib) und somit den Arbeitspunkt verschieben. Man baut einen 
Widerstand zwischen Emitter und Basis ein --> Re.
Aber warum heißt es "Stromgegenkopplung" oder "Signalgegenkopplung"? 
Gegenkopplung = Eingang - Ausgang. Aber wo kann man das im Bild sehen?

1.1.1 Funktion des Widerstands Re:
Wenn die Temperatur steigt, dann steigt Ib(Ube auch) und somit Ic. Ie 
steigt auch und somit steigt auch Ue. Weil Ue aber steigt, sinkt Ube 
wieder ---> Ib und Ic sinken. --> Arbeitspunkt bleibt stabil. Richtig?

1.1.2 Und wenn einen Kondensator Ce parallel schaltet, dann hat man 
keine Stromgegenkopplung, da der Re kurzgeschlossen wird. Richtig?

2. Mit den Widerständen R1 und R2 stellt man doch die Spannung Ube ein. 
Aber warum muss der Strom durch R1 2-5mal so groß sein wie Ib?

2.1 Du sagtest Ube hängt von Ib ab. Aber wie wird denn nun Ib mit einem 
Wechselsignal konfrontiert?

2.2 Bei meinem Bild liegt ja das Wechselsignal Uq an. Das darf ja nicht 
im negativen Bereich sein oder? Muss man jetzt auch die Widerstände so 
einstellen, dass das Wechselsignal nur im pos. Bereich ist?

2.3 Aber wie schafft man es ein Wechselsignal einen DC-Anteil 
hinzuzufügen?

2.4 Der Koppelkondensator trennt ja Gleichspannung von Wechselspannung, 
aber ich dachte man muss das Wechselsignal einen Gleichspannungsanteil 
hinzugeben?
Ich verstehe es nicht ganz :/.

PS: Ich habe mich schon vorher im ELKO eingelesen, aber leider sind 
diese Fragen über geblieben.

von markus (Gast)


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Kann mir jemand bitte helfen?

von M. K. (sylaina)


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markus schrieb:
> Er sagt hier, dass
> wenn Ube=0,7V ist, sich die untere Sperrschicth(zwischen Basis und
> Kollektor) abbaut, d.h. Elektronen von der unteren n-Zone rekombinieren
> mit den Löcher in der p-Zone, somit ist die p-Zone überflutet mit
> Elektronen(weil ja nun in den Löchern Elektronen sind).

Also rekombinieren tut da nix, das ist leider nicht richtig verstanden.
Ich versuchs mal in ein paar kurzen Sätzen zu erklären:

In die Basis injiziert man ein paar Minoritätsladungsträger (bei einem 
p-Gebiet sind das n-Ladungsträger und in einem n-Gebiet als Basis sind 
es p-Ladungsträger). Dadurch verringert sich die Raumladungszone 
zwischen Basis und Emitter. Dies hat zur Folge, dass Ladungsträger aus 
dem Emitter in die Basis strömen können.
Das Injizieren der Minoritätsladungsträger in die Basis hatte aber einen 
weiteren Effekt: Die Raumladungszone zwischen Basis und Kollektor wurde 
vergrößert. Alle Ladungsträger, die aus dem Emitter in die Basis 
strömten und nun in den Bereich der Raumladungszone Basis-Kollektor 
kommen werden von dieser in Richtung Kollektor beschleunigt (quasi 
abgesaugt wie ein Staubsauger). Dadurch entsteht dann der gewünschte 
Kollektorstrom.

Das war jetzt sehr kurz und sollte eigentlich in einem Buch über 
Halbleiterphysik und Transistoren besser und ausführlicher erklärt sein.

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