{"id":4350,"date":"2012-10-14T09:59:20","date_gmt":"2012-10-14T07:59:20","guid":{"rendered":"http:\/\/www.michael-floessel.de\/mfblog\/?p=4350"},"modified":"2022-10-30T23:38:49","modified_gmt":"2022-10-30T22:38:49","slug":"elektronik-tipps-transistor-und-gleichstromverstarkung-b","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.michael-floessel.de\/mfblog\/elektronik-tipps-transistor-und-gleichstromverstarkung-b\/","title":{"rendered":"Elektronik Tipps: Transistor und Gleichstromverst\u00e4rkung (B)"},"content":{"rendered":"

\"ArtikelbildTransistor und Gleichstromverst\u00e4rkung (B)<\/strong><\/p>\n

Im Artikel zur Funktion eines Transistors<\/a> war die Rede vom Verst\u00e4rkungsfaktor ‚B‘.<\/p>\n

‚B‘ gibt an, um ein wie Vielfaches der Kollektorstrom (also der Strom vom Kollektor zum Emitter) h\u00f6her ist, als der Basisstrom.<\/p>\n

\"Schaltbild<\/p>\n

Nehmen wir das mal ein wenig auseinander.<\/p>\n

Wenn in einem Transistor von der Basis zum Emitter KEIN Strom flie\u00dft, ist er gesperrt. Vom Kollektor kann also auch kein Strom zum Emitter flie\u00dfen.<\/p>\n

Jetzt gibt es bei jedem Transistor einen Bereich, in dem ein (meist recht geringer) Stromfluss von der Basis den Transistor leitend macht.<\/p>\n

Dies bedeutet, dass auch ein Strom vom Kollektor zu Emitter flie\u00dfen kann. Aber wie hoch wird dieser sein?<\/p>\n

Hier kommt ‚B‘ ins Spiel<\/strong><\/h2>\n

Ein ‚B‘ von 100 w\u00fcrde bedeuten, dass bei einem Basisstrom von 1mA einen Kollektorstrom von 100mA flie\u00dfen kann.<\/p>\n

Nat\u00fcrlich nur dann, wenn dieser m\u00f6glich ist. Wird durch weitere Bauteile in der Schaltung (z.B. ein Widerstand am Emitter) der Stromfluss schon begrenzt, dann wird auch nur dieser max. m\u00f6gliche Strom flie\u00dfen k\u00f6nnen.<\/p>\n

Dabei muss man immer beachten, dass sich am Emitter der Stromkreis schlie\u00dft! Ein dort vorhandener Widerstand wird den Basisstrom UND den Kollektorstrom beeinflussen!<\/p>\n

Allerdings ist gr\u00f6\u00dftenteils der Basisstrom so gering, dass z.B. ein Vorwiderstand der LED (siehe unteres Schaltbild) von 560 Ohm keine allzu gro\u00dfe Auswirkung auf den Basisstrom h\u00e4tte. Arbeitet man aber aus irgendwelchen Gr\u00fcnden an den Grenzwerten des Transistors, kann dies schon zum Tragen kommen.<\/p>\n

\"Transistor_Beispiel\"<\/p>\n

In diesem Schaltbild ist eine einfache Ansteuerung einer LED aufgef\u00fchrt.<\/p>\n

Der Vorwiderstand R2 der LED ist so dimensioniert, dass bei voll ge\u00f6ffnetem Transistor nur die max. zul\u00e4ssigen 20mA f\u00fcr die LED flie\u00dfen. Irgendwann h\u00e4tte es also keinen Sinn den Basisstrom weiter zu erh\u00f6hen, wenn der maximale Strom durch die LED bereits erreicht ist.<\/p>\n

Wie in der Transistorfunktion schon beschrieben, ist irgendwann keine Erh\u00f6hung des Kollektorstroms mehr m\u00f6glich, der Transistor ist so weit offen, wie es geht.<\/p>\n

Wird nun der Basisstrom weiter erh\u00f6ht, wird der Transistor \u00fcbersteuert. Arbeitet der Transistor als Schalter (also nur LED ein oder aus), ist dies meist in bestimmten Grenzen erw\u00fcnscht, um sicherzustellen, dass der Kollektorstrom sein Maximum erreicht hat. Allerdings sollte man das in Grenzen halten (einige %), um das Bauteil nicht zu zerst\u00f6ren.<\/p>\n

Um so etwas genau abzustimmen, muss unbedingt das Datenblatt des entspr. Typen zurate gezogen werden. Hier kann man anhand von Daten und Diagrammen ermitteln, ab welchem Basisstrom der Transistor leitend wird und wo sein Maximum liegt.<\/p>\n

Innerhalb dieser Grenzen liegt dann der aussteuerbare Bereich. Das hei\u00dft, dass zwischen dem Punkt, ab dem der Transistor \u00f6ffnet und dem, an dem er v\u00f6llig leitend ist, jede Basisstrom\u00e4nderung eine Kollektorstrom\u00e4nderung um den Faktor ‚B‘ bewirkt.<\/p>\n

Dies wird u. a. beim Audioverst\u00e4rker ausgenutzt, um mit einem schwachen Musiksignal (z.B. vom MP3 Player) einen gro\u00dfen Lautsprecher zum Schwingen zu bringen. Leider ist dazu noch einiges an weiterer Elektronik notwendig. Unter anderem deshalb, weil der Aussteuerbereich eines einzigen Transistors dazu viel zu gering ist.<\/p>\n

Hier kommt dann auch die Spannung von der Basis zum Emitter zum Tragen<\/strong><\/h4>\n

\"Schaltbild<\/p>\n

Die Strecke Basis-> Emitter (B-E), kommt einer Diodenstrecke gleich.<\/p>\n

Dies bedeutet nun, dass der Bereich, in dem der Transistor leitend wird, dort eine Spannung von ca. 0,6-0,7V ben\u00f6tigt. Darunter wird kein ausreichender Basisstrom flie\u00dfen und der Transistor nicht arbeiten.<\/p>\n

Ein typischer Kleinsignaltransistor hat seinen Aussteuerbereich ca. bei 0,6-0,9V Spannung an B-E. Darunter leitet er nicht, dar\u00fcber wird er \u00fcbersteuert.<\/p>\n

Daran kann man vielleicht schon erkennen, welcher Aufwand n\u00f6tig werden kann, um einen Spannungsbereich von z.B. 0-2V auf 0-24V im Aussteuerbereich zu verst\u00e4rken. (Dazu kommt aber auch noch ein eigener Blogbeitrag \":-D\" )<\/p>\n

Zus\u00e4tzlich muss man im Hinterkopf behalten, dass kaum zwei identische Transistoren auch absolut den gleichen ‚B‘ besitzen. Oft wird schon im Datenblatt eine Toleranz f\u00fcr ‚B‘ angegeben, z.B. 100-140.<\/p>\n

Durch die Exemplarstreuung ist dies nicht zu vermeiden. Will man also unbedingt so haargenau in diesem Bereich arbeiten, muss einiges an Abstimmm\u00f6glichkeiten geschaffen werden.<\/p>\n

Im Modellbaubereich und der Digitaltechnik ist der Transistor aber zum Gl\u00fcck zu 99% als Schalter eingesetzt – an oder aus. Hier kommt man fast immer mit einfachen Faustformeln oder groben \u00dcberschlagsrechnungen aus.<\/p>\n

Analog zum flie\u00dfenden Wasser kann man sich ‚B‘ als Gr\u00f6\u00dfe des Schiebers in einem Wasserhahn vorstellen. Und auch hier ist es eben so, dass es keinen Sinn macht, den Hahn noch weiter zu \u00f6ffnen, wenn der Wasserstrahl nicht mehr st\u00e4rker werden kann. Umgekehrt eben kein Wasserfluss, wenn der Wasserhahn geschlossen ist.<\/p>\n

Zum guten Schluss noch die Formel zur Kollektorstromberechnung anhand von ‚B‘:<\/p>\n

IC=IB*B<\/strong><\/h5>\n
    \n
  • IC=Kollektorstrom<\/li>\n
  • IB=Basisstrom<\/li>\n
  • B=Verst\u00e4rkungsfaktor ‚B‘<\/li>\n<\/ul>\n

    Eigentlich ja auch logisch:<\/p>\n

    Multipliziert man den Basisstrom mit ‚B‘, bekommt man den Kollektorstrom als Ergebnis.<\/p>\n

     <\/p>\n