Moin moin, Ich weiß dieses Thema wurde schon oft auf technischer Ebene besprochen. jedoch finde ich zur rein physikalischen Erklärung kaum Anhaltspunkte. Wie der Basistrom den Bipolartransistor in der Emittterschaltung in durchlassrichtung bringt habe ich schon verstanden. Meine Frage ist jetzt woher diese Proportionalität zwischen Ic und Ib herrührt und wie letztendlich ein kleiner Strom einen so großen Strom steuert. Woher kommt dazu diese Energie (Die natürlich auch nicht unendlich ist) Und schließlich wieso sich die Kennlinien nicht wie bei normalen pn-Dioden verhalten und einen Grenzwert erreichen. Bin dankbar für jeden Hinweis Lars
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Verschoben durch Moderator
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.
Larso schrieb: > 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. Was für ein unsinniges Kauderwelsch. Deine Behauptung aus dem Eröffnungspost: Larso schrieb: > Wie der Basistrom den Bipolartransistor in der Emittterschaltung in > durchlassrichtung bringt habe ich schon verstanden. war offensichtlich eine glatte Lüge. Da du anscheinend an einer Hochschule bist, hast du doch alle Möglichkeiten, dich zu informieren.
TrollHunter schrieb: > Die Stromverstärkung des BJT kommt zustande, weil die Basiszone sehr > viel döner ist, als die Emitter und Kollektorschichten. Mit Knoblauchsoße bitte und scharf =8P
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.
Larso schrieb: > Was ich meinte war die Verstärkung des Kollektorstromes, nachdem der > Transistor geschaltet hat. Das ist immer noch Blödsinn. Der Transistor verstärkt den Basisstrom nicht erst "nachdem er geschaltet hat" (was immer das bedeuten soll), sondern immer. OK, nicht ganz immer. Eine passende Kollektor-Emitter Spannung muß schon noch anliegen. Wenn bei konstantem Basisstrom die Kollektor-Emitter Spannung verändert wird, dann ändert sich der Kollektorstrom auch ein bißchen. Das ist ein eigentlich unterwünschter Dreckeffekt. Ein Vorposter nannte den Namen schon: Early-Effekt. Wenn die Kollektor-Emitter-Spannung klein wird (Größenordnung 1V), dann fällt der Kollektorstrom rapide. Der Transistor ist dann schaltungstechnisch im Sättigungsbereich.
Angehängte Dateien:
-
Kennlinienfeld.png
290 KB
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.
https://www.google.de/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://betzler.physik.uni-osnabrueck.de/Skripten/Elektronik-Praktikum/p1/bauelemente.pdf&ved=0ahUKEwj8paftgrLQAhWHbhQKHWv1C1kQFggjMAI&usg=AFQjCNEpQ1c7US2MMAalqXIqyeUwgSf1eg Suchbegriff halbleiterphysik transistor
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.
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. > und nicht woher diese Proportionalität herkommt. Die ist das normale Transistorverhalten im sogenannten Linearbetrieb (im Gegensatz zum Schaltbetrieb). Und Schaltbetrieb bedeutet am Ende auch bloß, daß man den Transistor massiv übersteuert.
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.
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.
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
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.
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