Hallo,
Nach der Lektüre von
https://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand sind mir kleine
mögliche Unstimmigkeiten aufgefallen.
Der hFE-Wert/Verstärkungsfaktor ist für den Sättigungsbetrieb ja nicht
immer direkt angegeben. Daher soll man es aus den Diagrammen ablesen
(oder anders schätzen).
Nimmt man mal folgendes Datenblatt für den BC547B:
https://www.mouser.com/datasheet/2/149/BC547-190204.pdf
Lässt sich einmal hFE(Sat) von Figure 4, Seite 3 ablesen:
Ic = 10*Ib
also hFE(sat) = 10
Aber wenn man die Tabelle zu Hilfe nimmt auf Seite 2 und bei VCE(sat)
nachsieht, werden für Ic und Ib folgende Werte angegeben:
Ic = 10 mA; Ib = 0,5 mA
Ic = 100 mA; Ib = 5 mA
Wenn man Ic/Ib rechnet, ergibt das 20. Also nehme ich an dass
hFE(sat)=20 sein muss. Wo liegt der Fehler?
BJT NPN schrieb:> Also nehme ich an dass> hFE(sat)=20 sein muss. Wo liegt der Fehler?
Der Fehler ist, dass du glaubst, beide Stellen würden identische
Betriebsbedingungen beschreiben. Es gibt nicht einen klar definierten
Betriebszustand "Sättigung" mit einer zugehörigen klar defnierten
Stromverstärkung.
Tabelle 2 sagt, dass mit I_c/I_B = 20 ein V_CE_sat von typ. 90 mV
erreicht wird (bei I_C = 1mA)
Fig. 4 sagt, dass mit der doppelten Übersteuerung ein geringeres
V_CE_sat erreicht wird: für I_C/I_B = 10 ein V_CE_sat von typ. 40mV (bei
I_C = 1mA).
Das ist kein Widerspruch, es werden nur zwei unterschiedlich starke
Übersteuerungen beschrieben.
Man braucht nur die Sättigungspannungen miteinander vergleichen.
Tabelle :
Ib= 5mA , Ic= 100mA ==> 900mV Sättigungsspannung Vce
Diagramm :
Ib= 10mA , Ic= 100mA ==> < 200mV Sättigungsspannung Vce
Ist eine Eigenheit der Sättigungsspannung, je kleiner diese umso mehr
Basisstrom muss im Verhältnis zum Kollektorstrom aufbracht werden.
Achim S. schrieb:> Tabelle 2 sagt, dass mit I_c/I_B = 20 ein V_CE_sat von typ. 90 mV> erreicht wird (bei I_C = 1mA)
Es gibt zwei Einträge (ich sehe keinen mit Ic=1mA):
Bei Ic = 10mA mit VCE(sat) = 90mV
Bei Ic = 100mA mit VCE(sat) = 250mV
Achim S. schrieb:> Fig. 4 sagt, dass mit der doppelten Übersteuerung ein geringeres> V_CE_sat erreicht wird: für I_C/I_B = 10 ein V_CE_sat von typ. 40mV (bei> I_C = 1mA).
Ic im Fig 4 geht von 1 bis 1000 mA.
bei Ic=1mA wird das ca. 38/39 mV für Vce(sat) sein; Vbe(sat) ca. 700mV
bei Ic=10mA wird es so ca. 47 mV für Vce(sat) sein; Vbe(sat) ca.
720/730mV
In der Tabelle steht nichts von Vbe(sat).
Stellt man also dies vergleichbaren Tabellen und Graphenwerte gegenüber
hat man:
Tabelle:
Ic=10mA mit VCE(sat)=90mV
und Graph:
Ic=10mA wird es so ca. 47 mV für Vce(sat) sein; Vbe(sat) ca. 720/730mV
Offensichtlich ist Vce(sat) ungefähr doppelt so groß, warum bleibt aber
offen. Es sind keine besonderen Bedingungen angegeben.
In jedem Fall ist der Artikel nicht deutlich genug inwiefern man hFE
abschätzen soll.
>Das ist kein Widerspruch, es werden nur zwei unterschiedlich starke>Übersteuerungen beschrieben.
Woher die kommen und warum ist aber unklar. Und genau darum geht es.
Peter T. schrieb:> Es gibt zwei Einträge (ich sehe keinen mit Ic=1mA):
Ja sorry, mein Fehler. Mach den Vergleich zwischen Tabelle und Kennlinie
bei 10mA, nicht bei 1mA.
Peter T. schrieb:> Tabelle:> Ic=10mA mit VCE(sat)=90mV> und Graph:> Ic=10mA wird es so ca. 47 mV für Vce(sat) sein; Vbe(sat) ca. 720/730mV>> Offensichtlich ist Vce(sat) ungefähr doppelt so groß, warum bleibt aber> offen. Es sind keine besonderen Bedingungen angegeben.
doch, eigentlich schon. Die Bedingungen sind im einen Fall I_C/I_B=20
und in anderen Fall I_C/I_B=10.
Gerald K. schrieb:> Man braucht nur die Sättigungspannungen miteinander vergleichen.>> Tabelle :>> Ib= 5mA , Ic= 100mA ==> 900mV Sättigungsspannung Vce
Vielleicht in der Zeile verrutscht? Vce ist nur 250mV, wäre aber
immernoch etwas höher als im Diagram. So weit so gut.
>> Diagramm :>> Ib= 10mA , Ic= 100mA ==> < 200mV Sättigungsspannung Vce>
Wo es vielleicht 150/170mV ist, also kleiner 200mV, wie von dir
behauptet.
> Ist eine Eigenheit der Sättigungsspannung, je kleiner diese umso mehr> Basisstrom muss im Verhältnis zum Kollektorstrom aufbracht werden.
Das ergibt einen gewissen Sinn, aber die Frage bleibt warum der Wert aus
der Tabelle nirgends im Graphen auftaucht.
Er müsste sich doch dann bei ca. Vce=250mV wiederfinden. Bei dieser
Spannung ist aber Ic deutlich größer als 100mA.
Irgendwelche Bedingungen fehlen da noch.
Achim S. schrieb:> doch, eigentlich schon. Die Bedingungen sind im einen Fall I_C/I_B=20> und in anderen Fall I_C/I_B=10.
Da sind wir wieder bei der ursprünglichen Frage. Welcher Parameter
beeinflusst das? Ich sehe dazu keine Angaben die es erklären.
Peter T. schrieb:> Welcher Parameter beeinflusst das?
je stärker die Übersteuerung (also je kleiner I_C/I_B) desto geringer
die Sättigungsspannung an CE.
Peter T. schrieb:> aber die Frage bleibt warum der Wert aus> der Tabelle nirgends im Graphen auftaucht.
Weil Tabelle und Figure 4 bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen
aufgenommen worden sind:
Die Betriebsbedingung für die Tabellenwerte kann man sich anhand der in
der Tabelle angegebenen IB und IC ausrechnen: IC = 20 IB
Die Betriebsbedingung für Figure 4 findet man direkt oben links inder Ecke von Figure 4 IC = 10 IB
> Er müsste sich doch dann bei ca. Vce=250mV wiederfinden. Bei dieser> Spannung ist aber Ic deutlich größer als 100mA.
VCE ist eine Funktion von IB und IC. VCE wird dann VCE(sat) genannt,
wenn der Wert linksseits des Knicks auf der zugehörigen IB-Kurve im
Ausgangskennlinienfeld liegt. Damit liegt dann der zugehörige IC
unterhalb des Knicks.
Die Knicke in den IB-Kurven sind, physikalisch bedingt, keine sauberen
Knicke, sonder Kurven. Das ist der Übergangsbereich zwischen
Sättigungsbereich und Verstärkungsbereich. Es gibt keine genauen Punkte
wo aus dem Übergangsbereich (der sog. Quasi-Sättigung) der
Sättigungsbereich wird, also wie weit links vom Knick auf der IB-Kurve
Sättigung anfängt.
Daher ist es üblich (vielleicht gibt es da sogar eine Norm), dass man
VCE(sat) zu Vergleichszwecken zwischen Transistoren typischerweise bei
IC = 10 IB spezifiziert. Siehe Figure 4. Bei IC = 10 IB ist jeder
"normale" Transistor anständig in der Sättigung.
Die Macher des zitierten Datenblatts sind offensichtlich der Meinung,
dass ihr Transistor auch bei IC = 20 IB anständig in der Sättigung ist
(ausreichend linksseitig vom Knick) und haben das in die Tabelle
geschrieben.
Zum Schluss läuft es darauf hinaus wie viel VCE(sat) man maximal in der
Schaltung tolerieren möchte, unter Berücksichtigung der enormen
Fertigungstoleranzen von Transistoren, und wie schnell man aus der
Sättigung wieder heraus kommen möchte/muss. Je tiefer der Transistor in
der Sättigung ist desto länger braucht er zum Öffnen.
Peter T. schrieb:> Achim S. schrieb:>> doch, eigentlich schon. Die Bedingungen sind im einen>> Fall I_C/I_B=20 und in anderen Fall I_C/I_B=10.>> Da sind wir wieder bei der ursprünglichen Frage. Welcher> Parameter beeinflusst das?
Der Adrenalinspiegel dessen, der die Messwerte für das
Datenblatt aufnimmt.
Für Messwerte, die den Transistor im Schalterbetrieb
charakterisieren, wird das Verhältnis Ic/IB VORGEGEBEN ,
und die sich dabei ergebenden Spannungen Uce_sat bzw.
Ube_sat werden gemessen.
Eine "Sättigungsverstärkung" KANN es rein logisch nicht
geben, denn die Verstärkung ist ein Proportionalitäts-
faktor zwischen Eingangs- und Ausgangsgrößen, aber in
der Sättigung liegt ja gerade KEINE Proportionalität vor.
> Ich sehe dazu keine Angaben die es erklären.
Da ist nicht viel zu erklären.
Hochverstärkende Schalttransistoren kann man für Ic/Ib = 20
charakterisieren, für normale ist Ic/Ib = 10 üblich. Richtig
dicke Leistungstransistoren haben auch manchmal Angaben für
Ic/Ib = 5.
Egon D. schrieb:> Hochverstärkende Schalttransistoren kann man für Ic/Ib = 20> charakterisieren
Wirklich gute hochverstärkende Schalttransistoren kann man auch für
Ic/Ib=100 oder sogar 200 charakterisieren.