Transistor ( Stromverstärkung)

Larso schrieb:
> für jeden Hinweis

Goto http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/index.htm
https://de.wikipedia.org/wiki/Transistor
Die Stomverstärkung ist nicht überall linear. Bei größeren Strömen wird 
sie auch weniger. Dafür gibt es Datenblätter und Kennlinen.

Leider erklären die angegeben Quellen  jeweils nicht den Grund der 
Verstärkung. Es wird lediglich gesagt, dass diese auftreten kann und wie 
sie erreicht wird.

Dann empfehle ich dir, als Gasthörer die Elektronikvorlesung deiner 
lokalen FH zu besuchen.

oszi40 schrieb:
> Bei größeren Strömen wird
> sie auch weniger.

Bei kleineren Kollektorströmen übrigens auch.

Die Stromverstärkung  des BJT kommt zustande, weil die Basiszone sehr 
viel döner ist, als die Emitter und Kollektorschichten.
Wird durch einen kleinen Basisstrom die BE-Strecke leitfähig gemacht, so 
diffundiert die Raumladungszone von der BE-Sperrschicht bis in die 
Kollektorschicht. Die Elektronen (im Falle des npn-Transistors) 
"fliegen" meist bis in den Kollektor hinein. Nur wenige werden von der 
Basis abgesaugt.
Darum ist der resultierende Kollektorstrom sehr viel größer, als der 
Basisstrom.
Die Stromverstärkung wird vom Hersteller durch die geometrischen 
Schichten und das Dotierungsprofil eingestellt.

THOR schrieb:
> Dann empfehle ich dir, als Gasthörer die Elektronikvorlesung
> deiner lokalen FH zu besuchen.

Leider hat man  uns dieses Thema kaum erklärt. (ich studiere ET und 
brauch das für eine Versuchsvorbereitung)
Die letzte Möglichkeit wäre dann noch den Prof zu fragen.

Wenn ich jetzt den Basistrom erhöhe entsteht eine Verstärkung, die 
angegeben ist.  nur woher kommen dann meine ganzen neuen Ladungsträger 
her?  Der Strom Ib ist dafür zu klein.

Hängt das eventuell mit der Emitter-kollektor Spannung zusammen?

Larso schrieb:
> Die letzte Möglichkeit wäre dann noch den Prof zu fragen.

Dann frag Deinen Prof oder seine Helferlein, was er gern hörenn möchte. 
Es könnte für die Prüfung nützlich sein.

Icke ®. schrieb:
> Mit Knoblauchsoße bitte und scharf  =8P

LOL, ich merk schon, ich sollte Feierabend machen und für mein 
leibliches Wohl sorgen ;-)

On-Topic:
Die Basis ist dünner als die Diffusionslänge der Elektronen und der 
Emitter ist stärker dotiert. Das sind die konstruktiven Merkmalle, die 
der Hersteller in seinem Fertigungsprozess einstellen muss.

Steuert man also die BE-Strecke auf, so überschwemmen die Elektronen 
faktisch die Basiszone und die meisten dringen bis in den Kollektor vor, 
da dort durch die positive Kollektorspannung ebenfalls ein 
Elektronenmangel herrscht. Von dort werden sie durch die Spannungsquelle 
abgesaugt und wieder zum Emitter zurückgeführt. Dieser Kollektorstrom 
ist deutlich größer (Faktor 100+), als der Elektronen-Strom, der aus der 
Basis abgeführt, um die BE-Sperrschicht abzubauen.

Übrigens gibt es tatsächlich eine kleine Abhängigkeit des 
Kollektorstromes von der CE-Spannung bei konstant eingeprägtem 
Basisstrom. Das ist aber eher ein unerwünschter Dreckeffekt, da durch 
die Kollektorspanung die Weite der BC-Sperrschicht und somit auch die 
weite der Basis verändert wird. Bei höherer Kollektorspannung ist die 
Elektronenkonzentration im Kollektorgebiet geringer (weil mehr abgesaugt 
werden), die resultierende BC-Sperrchicht weiter ausgedehnt und somit 
die effektive Basisweite dünner. Es driften also noch mehr Elektronen in 
den Kollektor ab, die Stromverstärkung nimmt leicht zu. Stichwort: 
Early-Effekt.

Axel S. schrieb:
> offensichtlich eine glatte Lüge.

Mal ganz sachte hier :D

Axel S. schrieb:
> Was für ein unsinniges Kauderwelsch.

Jain. Beide Aussagen im Zusammenhang sind sicher Quatsch. Da lag wohl 
ein Missverständnis vor und ich hätte mich besser ausdrücken sollen.

Was ich meinte war die Verstärkung des Kollektorstromes, nachdem der 
Transistor geschaltet hat. Im Klartext: Wie kommt mein Kennlinienfeld im 
Transistor zustande?

Der Prof hat nach der Vorlesung leider nicht viel gesagt (wollte wohl 
auch nicht mehr sagen, war ihm wohl zu spät). Nur , dass man sich dann 
den Transistor wie ein Ventil vorstellen soll. Dies erklärt leider immer 
noch nicht die unterschiedlichen Kollektorströme bei verschiedenen 
Basisströmen.

Axel S. schrieb:
> Der Transistor verstärkt den Basisstrom
> nicht erst "nachdem er geschaltet hat"

Damit meinte ich das Aufheben der E-B Sperrschicht und das Abfließen der 
meisten freien Ladungsträger über den Kollektor .
 Doch wie erklärt man  das Kennlinienfeld?
(Im Bild sieht man den Kollektorstrom aufgetragen zur Kollektor - 
Emitter Spannung bei verschiedenen Basisströmen)
Woher kommt diese näherungsweise Proportionalität zwischen Ic und Ib?

Larso schrieb:
> Woher kommt diese näherungsweise Proportionalität zwischen Ic und Ib?

Das ist Die Stromverstärkung.
Die Gründe dafür wurden hier schon diverse Male genannt:
* Hoch dotierter Emitter
* Dünne Basisschicht
* Aureichend hohe Kollektorspannung

Fazit: Die meisten Elektronen diffundieren vom Emitter bis in den 
Kollektor durch. Nur z.B. jedes hundertste wird über die Basis 
abgesaugt. Das ist dann die Stromverstärkung von 100 bäm

Das Kennlinienfeld kommt nicht auf einmal zustande, sondern wird 
nacheinander durchgefahren mit I_B als festen Parameter.

1

for I_B = {25µ, 50µ, 100µ, 150µ, ..., 450µ, 500µ}

2

{

3

   for U_CE = {0:40}

4

   {

5

      measure(I_C);

6

      plotxy(U_CE, I_C);

7

   }

8

}

Tut mir leid,  wenn ich das hier so aufbrösele.  Will das unbedingt bis 
in die Tiefe verstehen.
Also vielleicht bin ich einfach zu blöd :D

Ist die Folge unterschiedlicher Verstärkungen eine höhere 
Wärmeumsetzung?

Larso schrieb:
> Ist die Folge unterschiedlicher Verstärkungen eine höhere
> Wärmeumsetzung?

Auch. Wenn deine Verstärkung geringer ist, musst du bei nem 
Bipolartransistor mehr Basisstrom für den gleichen Kollektorstrom 
reinschieben. Das ist nach P = U*I natürlich Verlustleistung.

Aber der Basissstrom ist größenordnungstechnisch üblicherweise im 
niedrigen Prozentbereich angesiedelt. Das macht sehr wenig aus. (Denn Ib 
ist ja Ic/Bn und Bn ist 30..500 je nach Transistor und Anwendung)

Die Haupt-Verlustleistung kommt durch P = Uce * Ic, wird also vom 
Laststrom verursacht. Und die versucht man klein zu halten, indem man 
immer genug Basisstrom reinschiebt dass Uce klein wird (Schalterbetrieb, 
siehe ganz linken Bereich im Ausgangskennlinienfeld des BJT).

Leute, das ist Schulwissen.
http://www.leifiphysik.de/elektronik/transistor
oder Google: Transistor Physik
Im Studium wird dieses Wissen vorausgesetzt. Vielleicht liegt es schon 
zu lange zurück (9. Klasse ist schon ein Weilchen her), um es präsent zu 
haben. Aber an dieser Grundwissenfrage im ET-Studium zu scheitern ist 
peinlich, echt jetzt.

DanVet schrieb:
> Im Studium wird dieses Wissen vorausgesetzt.

Sei immer freundlich. Schon bald könnte es Dein Chef sein? :-)

oszi40 schrieb:
> DanVet schrieb:
>> Im Studium wird dieses Wissen vorausgesetzt.

Uns wurde das in Elektronik detailreich erklärt und es gab Klausurfragen 
dazu.
In der Schule hatte ich davon vorher noch nie was gehört, da war 
Newtonsche Mechanik.

Auch Felder waren mir eher unbekannt.

Also von mir ein ganz klares: Nein, wird nicht vorausgesetzt.

Larso schrieb:
> Tut mir leid,  wenn ich das hier so aufbrösele.  Will das unbedingt bis
> in die Tiefe verstehen.

Dann geh in die Unibibliothek und suche nach Büchern mit eiinem Titel 
ähnlich zu
"Grundlagen der Halbleiter-Elektronik" und arbeite die durch.

Oder suche nach den Veröffentlichungen von John Bardeen und William 
Shockley.

Auf jeden Fall ist "in die Tiefe verstehen" zu viel für ein 
Forumsbeitrag, dazu musst du mehrere 100 Seiten lesen.

Volle Zustimmung meinerseits zum letzten Beitrag (von "Der Andere"). 
Ergänzung: Du kannst auch Deinen Prof. bzw. dessen Leibeigene (Assis und 
Hiwis) nach Literaturempfehlungen fragen. (Gibt es kein Skript, in dem 
sich solche schon befinden? Wie sich die Zeiten ändern.)

Natürlich wird man sicher auch im www fündig. U.a. gibt es viele 
Skripte.

THOR schrieb:
>> DanVet schrieb:
>>> Im Studium wird dieses Wissen vorausgesetzt.
>
> Uns wurde das in Elektronik detailreich erklärt und es gab Klausurfragen
> dazu.
> In der Schule hatte ich davon vorher noch nie was gehört, da war
> Newtonsche Mechanik.
>
> Auch Felder waren mir eher unbekannt.
>
> Also von mir ein ganz klares: Nein, wird nicht vorausgesetzt.

Tut mir Leid, mein obiger Link sagt was anderes. Und auch dieser hier
http://www.frustfrei-lernen.de/physik/physik-klasse-9.html

Vielleicht wurde jetzt nicht alles bis ins kleinste Detail behandelt, 
aber so unwissend zu sein wie der TO ist schon ungewöhnlich als 
ET-Student.

DanVet schrieb:
> Vielleicht wurde jetzt nicht alles bis ins kleinste Detail behandelt,
> aber so unwissend zu sein wie der TO ist schon ungewöhnlich als
> ET-Student


Ursprünglich ging es darum den Transistor in einem Versuch 
kennenzulernen.  Da ich und meine Kommilitonen aber es genau verstehen 
wollten habe ich hier nachgefragt.
Wahrscheinlich war meine Frage einfach blöd gestellt. Bis jetzt haben 
die Erklärungen nur gezeigt, dass der Transistor quasi wie ein Schalter 
funktioniert und nicht woher diese Proportionalität herkommt.

Larso schrieb:
> is jetzt haben
> die Erklärungen nur gezeigt, dass der Transistor quasi wie ein Schalter
> funktioniert und nicht woher diese Proportionalität herkommt.

Das die Kennlinie so aussieht wie sie aussieht hat vor allem mit vielen 
Jahren technischer Entwicklung und Know How bzgl. dem genauen 
mechanischen Aufbau und den Fertigungsverfahren zu tun.
Das kann man nicht mit einem Satz oder Absatz erklären.
Sorry, die reale Welt ist leider etws komplexer als "ja" oder "nein" 
oder "weiss" oder "schwarz".
Geh in die Unibibliothek und lerne die Halbleitergrundlagen, wenn du 
wirklich meinst das so im Detail verstehen zu wollen.

DanVet schrieb:
> THOR schrieb:
>>> DanVet schrieb:
>>>> Im Studium wird dieses Wissen vorausgesetzt.
>>
>> Uns wurde das in Elektronik detailreich erklärt und es gab Klausurfragen
>> dazu.
>> In der Schule hatte ich davon vorher noch nie was gehört, da war
>> Newtonsche Mechanik.
>>
>> Auch Felder waren mir eher unbekannt.
>>
>> Also von mir ein ganz klares: Nein, wird nicht vorausgesetzt.
>
> Tut mir Leid, mein obiger Link sagt was anderes. Und auch dieser hier
> http://www.frustfrei-lernen.de/physik/physik-klasse-9.html
>
> Vielleicht wurde jetzt nicht alles bis ins kleinste Detail behandelt,
> aber so unwissend zu sein wie der TO ist schon ungewöhnlich als
> ET-Student.

Texte lesen und verstehen: "Hinweis: Die Lehrpläne variieren von 
Bundesland zu Bundesland"

Ergo: Wenn du das im Jahre x in Bundesland y beigebracht bekommen hast, 
muss das keinesfalls heissen dass der TE oder ich in Bundesland z und 
Jahr B das auch beigebracht bekommen hätten müssen.

Ob du das jetzt hören willst oder nicht: Im ET Studium ist die Kenntnis 
eines Transistors weder Pflicht noch vorausgesetzt oder auch nur 
erwartet. Und so wurde uns das auch kommuniziert.

Axel S. schrieb:
> Larso schrieb:
>> Bis jetzt haben die Erklärungen nur gezeigt, dass der Transistor
>> quasi wie ein Schalter funktioniert
>
> Tut er nicht. Keine Ahnung woher du dieses "Wissen" hast

Reisch: Halbleiterbauelemente.  Springer Verlag, 2004, S. 151 - 153

Auch wenn das nicht die einzige Anwendung ist.

Axel S. schrieb:
> Die ist das normale Transistorverhalten im sogenannten Linearbetrieb

Erklärt immer noch nicht warum ich einen höheren Kollektorstrom habe, 
wenn ich den Basistrom vergrößere.

Als Grundlage mußt du nicht nach Transistor suchen, sondern nach 
PN-Übergang.

Ich glaube, dass hatten wir damals mehrere Wochen.
In einer Stunde ist das nicht erklärt.

Axel S. schrieb:
> Stirbst du halt dumm.

Ich platze vor Neugier 8:-)

Weil für jedes Loch, das von der Basis in den Emitter eindringt, 101 
Elektronen in die Basis fluten. Eins der Elektrönchen wird über den 
Basisanschlus abgeführt und bildet den Basisstrom, die anderen 100 
driften weiter in den Kollektor und bilden den Kollektorstrom, der somit 
100 mal größer ist, als der verursachende Basisstrom.

Daran ändert sich auch nichts, wenn du am Basisstrom wackelst. Ziehst du 
aus dem Basisanschluss 5 Elektronen ab, springen 5 Löcher in den Emitter 
und es stürmen 505 Elektronen in die Basis, wovon 500 weiter bis in den 
Kollektor driften.

Warum? Weil die Ladungsträgerdichte (Dotierung) im Emitter sehr viel 
höher ist (sagen wir hier einfach mal Faktor 100, aber ich glaub, es 
geht logarithmisch), als in der Basis.

Hallo,


vielleicht helfen Dir folgende Bücher weiter:

Rudolf Muller Grundlagen der Halbleiter-Elektronik
Rudolf Muller Bauelemente der Halbleiter-Elektronik
Frank Thuselt Physik der Halbleiterbauelemente

MfG
egonotto

Meinte natürlich Rudolf Müller!

Axel S. schrieb:
> Larso schrieb:
>> Axel S. schrieb:
>>> Die ist das normale Transistorverhalten im sogenannten Linearbetrieb
>>
>> Erklärt immer noch nicht warum ich einen höheren Kollektorstrom habe,
>> wenn ich den Basistrom vergrößere.
>
> Ich gebs auf mit dir. Stirbst du halt dumm.

Deine Unfähigkeit, die Frage des TO zu verstehen, erlaubt dir nicht, den 
TO für dumm zu halten.