Transistoren besser verstehen?
Als ich von Relays hörte, konnte ich diese sofort so verstehen wie elektrisch geregelte Schalter.
Sind Transistoren also im Grunde elektrisch geregelte Potentiometer? Nur im kernsatz, ich weiß es gibt viele verschiedene Arten
9 Antworten
Sind Transistoren also im Grunde elektrisch geregelte Potentiometer? Nur im kernsatz, ich weiß es gibt viele verschiedene Arten
Könnte man tatsächlich so sagen, ja. Ein npn-Transistor lässt abhängig von der an der Basis anstehenden Spannung zwischen Kollektor und Emitter einen Strom durchfließen. Bei einem pnp ist es genau umgekehrt.
Ja. Eigentlich stellt ein Transistor auch zwei antiseriell geschaltene Dioden dar, wobei die Basis der mittlere Anschluss (beide Kathoden/Anoden) ist.
Daher kommt der Name: Transfer-Resistor
Ein änderbarer Widerstand. Allerdings ist der Zusammenhang von Widerstand und Steuergröße alles andere als einfach. Je nach Verschaltung und genauem Typ ergibt sich ein anderes Verhalten. Bei der gleichen Steuergröße kann sich z.B. der Widerstand so anpassen, dass immer die gleiche Spannung oder der gleiche Strom raus kommt.
Zum Verständnis in der Anwendung bedient man sich daher anderer Modelle: Gesteuerte Stromquelle, Verstärker, Schalter...
Vielleicht hilft das:
Gehe vom einfachsten Fall aus:
- NPN (z.B. ein BC547)
- Der Strom fließt von Plus nach Minus (technische Richtung)
Hier das Wassermodell dazu:
https://www.youtube.com/watch?v=8f3l8KaVcBg
Links = Basis
Oben = Kollektor
Unten = Emitter
Je höher der Basisstrom, desto weiter wird der Kollektor geöffnet und damit desto höher der Kollektorstrom.
Beide Ströme fließen zusammen als Emitterstrom wieder raus.
Das genaue Verhalten hängt vom jeweiligen Typ ab. Um das zu erfahren, gibt es Datenblätter zu den Typen.
Baue dir vllt diese Schaltung auf und drehe am Poti herum. Dann siehst du die Funktionsweise:
https://circuitbest.com/wp-content/uploads/2020/02/3v-LED-Dimmer-circuit-7-1.png
Wenn du den NPN verstanden hast, schaue dir den PNP an. Der ist "seitenverkehrt" und funktioniert mit genau entgegengesetzter Polarität.
Vielen Dank! Ich weiß, Wassermodelle sind fern der Realität, aber es hilft durchaus zum Verständnis.
Aber es ist doch klar, dass das Wassermodell niemals funktionieren kann, oder? Ein Wasserstrom, der viel kleiner ist als der zu steuernder Haupt-Strom kann niemals die größere Hauptklappe so bewegen, dass der viel größere Strom verändert werden kann.
warum kann deiner Meinung nach die Klappe nicht bewegt werden?
Dann müsste ja der kleine Strom auf die kleine Klappe mit einer größeren Kraft einwirken können als der sehr viel größere/stärkere Strom auf die andere Klappe, die zudem auch noch größe ist. Mechanisch unmöglich!. Genauso auch beim Transistor - unmöglich, dass ein kleiner Strom einen bis zu 500-mal größeren Strom steuern können soll. Es ist die Spannung Ube, die den Stromfluss steuert.
Das ist nicht meine Meinuing, sondern eine zig-mal nachgewiesene Tatasache,
Ich kenne deine Meinung zu dem Thema bereits und will jetzt nicht drüber diskutieren. Nur feststellen, dass das Ausgangs-Kennlinienfeld von Transistoren meist mit Ib als Parameter angegeben wird und nicht mit Ube. Ich kenne es eigentlich nicht, dass man da Ube aufträgt und auch in der Praxis bin ich immer von dieser Betrachtung ausgegangen. Ob Ube jetzt 0,65 oder 0,67V ist, kann man kaum einstellen, wohl aber Ib über einen Vorwiderstand.
Der Zusammenhang zwischen Ib und Ice bei vorgegebenem Use ist viel linearer als zwischen Ube und Ic. Ich habs anfangs auch so gelernt und finde das intutitiver als andersrum, auch wenn es vielleicht unphysikalisch ist. Die Argumentation im Horowitz versteh ich zwar, aber so 100% anfreunden kann ich mich damit nicht. Auch im Tietze-Schenk wird das Verhalten zunächst (!) über den Basisstrom als Steuergröße eingeführt, und der ist ja kein gerade mieses Buch.
Auch wenn die Spannung den Stromfluss physikalisch steuern mag, rechnet die halbe Welt mit Ib als Parameter. Von Stromspiegeln und anderen "diffizilen" Dingen mal abgesehen - hier muss man sowieso tiefer einsteigen.
Sicherlich wiederhole ich mich jetzt, aber trotzdem: Nimm es mir nicht übel, aber Deine Argumentation ist doch sehr "wacklig" und nicht stichhaltig, so dass es mich zur Korrektur animiert:
1.) Dass zumeist Ib=const bei den Kennlinien benutzt wird hat ausschließlich praktische Gründe (die ich ausführlich erläutern könnte) und darf nicht als Beweis für irgendwas herhalten - es gibt auch durchaus Darstellungen mit Ube=const.
2.) Dass der Zusammenhang Ib=f(Ic) linearer ist als Ic=f(Ube) ist ja nun unbestritten, leider folgt die Physik nicht unseren Wünschen nach einfachen Beziehungen. Das kann ja wohl kein Beweis sein.
3.) Zum letzten Absatz: Was heißt denn "rechnet die halbe Welt mit Ib als Parameter"? Hab ich jemals gesagt, dass Ib nich "als Parameter" existieren würde, um damit zu rechnen?
Zeig bzw. benenn mir doch nur eine einzige Anwendung, die gegen Spannungssteuerung spricht ! Ich könnte Dir bei JEDER Anwendung zeigen, dass diese NUR wegen Spannungssteuerung funtioniert.
Das ist ja gerade der große Irrtum, vor dem ich "achselzuckend" stehe: Alle - anders geht es nicht! - rechnen mit Formeln auf der Grundlage der Spannungssteuerung, aber REALISIEREN DAS NICHT und denken - nur weil sie mal irgendwo Ib=Ic/B benutzen, dass sie mit Stromsteuerung arbeiten.
Dann müsste ja der kleine Strom auf die kleine Klappe mit einer größeren Kraft einwirken können als der sehr viel größere/stärkere Strom auf die andere Klappe, die zudem auch noch größe ist. Mechanisch unmöglich!
Beweis für diese Aussage?
Ich will über das Thema mit dir nicht diskutieren, da es letztendlich Ansichtssache ist, welcher Beschreibung man den Vorzug gibt. Und über Weltanschaungen mag ich hier nicht debattieren, da wir ohnehin beide am Ende wissen, wie ein Transistor zu dimensionieren ist - und darauf kommt es an. Ja, du hast Recht, aber genauso gut hat man auch andersrum recht. Und ich werde immer einen bipolaren Transistor als stromgesteuert betrachten, weil dies einfach aus praktischer Sicht besser zutrifft. Man kann es jedenfalls nicht als Irrtum betrachten, wenn man im Labor leicht feststellen kann, dass die Proportionalität zwischen Ic und Ib sehr linear ist und somit in erster Näherung besser geeigtnet ist, als die exponenzielle Shockley-Formel. Ich will dir nicht zu nahe treten, aber das ist für mich ein Henne-Ei Pseudo-Problem und du ziehst dich hier auf einen für dich unverrückbaren Standpunkt zurück, indem du die "andere Sicht" nicht zulässt, obwohl diese gleichwertig ist. Die ganze Diskussion hat für mich keinen Mehrwert: was erreichst du konkret, wenn du darauf beharrst, dass der BPT spannungsgesteuert ist und alle anderen Sichtweisen verdammst?
Was das Wassermodell betrifft, ist dieses ja nur eine nette Analogie für Schüler, niemand wird dieses wörtlich nehmen, insofern muss dieses auch nicht funktionieren (und es ist mir egal, ob es das tut oder nicht).
Beweis für diese Aussage?
Beweis oder nicht Beweis ist hier irrelavant: es ist ein bildliches Modell für Schüler. Niemand nimmt das mechanische Modell in der Praxis ernst.
Muss mandas wirklich mit Formeln beweisen? Birre realisiere, dass das Bild vom Maßstab her völlig falsch ist. Fluß und Klappe auf der linken Seite müsste MINDESTENS 100 mal kleiner sein als der Hauptfluss.
Immer noch nicht überzeugt?
Dann ist für Dich der bipolare Transistor also das einigste Element, für das keine eindeutige physikalische Erklärung existiert, sondern dass es "Ansichtssache ist, welcher Beschreibung man den Vorzug gibt" ? Damit bist Du zufrieden? OK - das kann ich natürlich akzeptieren, wenn Dir der Widerspruch zwischen Theorie und Praxis "Wurscht" ist.
wie gesagt, für mich ist die Diskussion sinnlos. Ich betrachte beide Sichten als zulässig. Ich glaube nicht, dass man aus Anwendersicht auf die physikalische Sicht eingehen muss. Dafür muss man realtiv tief in die Halbleiterphysik einsteigen und das macht kaum jemand, schon gar nicht der Fragesteller.
Nimm es mir nicht übel, aber Dein letzter satz zeugt doch von mangelndem Verständnis für die sache - man muss doch nur wissen, wie der pn-Übergang bei der Diode funktioniert. Und man muss Messergebnissen vertrauen.
Das reicht fürs Grundverständnis völlig aus!
Nix mit Halbleiter-Physik.
Das ist nun überhaupt kein Vorwurf, aber wenn man etwas nicht verstanden hat, dann sollte man doch offen und interessiert sein an eindeutigen Erklärungen.
Das verstehe ich nun einfach nicht....es geht doch nicht um "meine Ansichten", sondern um zigfach dokumentierte Erkenntnisse.
Ich habe Halbleiterphysik studiert - also so gänzlich unbedarft wie du tust bin ich auch nicht. Und ich denke weiters, dasss es zwischen "verstehen" und "verstehen" Unterschiede gibt: In der Praxis muss ich nicht erst die Bandstrukturen eines periodischen Kristallgitters ausrechnen, um einen Verstärker zu dimensionioeren, genauso, wie ich nicht Metallurg sein muss, wenn ich eine Schraube wo reindrehe. Wenn ich die physikalische Sicht habe, dann komme ich um Halbleiterphysik nicht herum. Natürlich weiß ich (wir du), wie ein pn-Übergang arbeitet, das alleine ist aber noch nicht Halbleiterphysik. Und wenn du schon von Messergebnissen sprichst, warum soll ich dem linearen Zusammenhang zwischen Ic und Ib (in einem bestimmten Bereich) NICHT vertrauen? Wir haben eine Reihe von Möglichkeiten, die Zusammenhänge im Transistor zu beschreiben, wir können Ub oder Ib als Parameter nehmen - der jeweils andere stellt sich dann ein. Es ist so, als würde man darüber streiten, was zuerst da ist, Kraft oder Impuls... beide hängen zusammen und es macht keinen wirklichen Sinn, das eine als Ursache des anderen aufzufassen.
Ich habe den leisen Verdacht, dass du irgendwie das eigentliche Thema verdrehst und dann über etwas sprichst (bzw. sprechen möchtest), das mit der ursprünglichen Frage nichts mehr zu tun hat.
Aber lassen wir es. Sonst geraten wir aneinander, und das will ich nicht...
Und nochmal: Was kann man leichter einstellen? Eine genaue Spannung Ube auf 10mV genau, oder einen Basisstrom Ib? Es geht mir nur um das...Dass man bestimmte Arten von schaltungen mit dem linearen Modell nicht erklären kann (Differnzverstärker, Stromspiegel), weiß ich so wie du, aber das hindert mich nicht, dieses anzuwenden, solange es zulässig ist.
Na schön - dann solltest Du aber auch nicht mit persönlichen Vorwürfen kommen (Thema verdrehen) - lies Dir noch mal die Überschrift zur Fragestellung durch.
Und wozu sprichst Du den unbestrittenen (nahezu) linearen Zusammenhang zwischen Ib und Ic an? Was soll das? Wir beide wissen doch, dass sowas alleine noch nichts aussagen kann über Ursache und Wirkung, oder?
Und Du als Halbleiter-Physiker sprichst von diesem doch etwas hilflos klingenden Henne-Ei-Phänomen? Na gut - dann lass uns "agree not to agree".
Zum letzten Nachsatz: n
Nenn mir doch bitte eine Anwendung, wo Du besser mit Deinem Ansatz operieren kannst.
Kommt mir vor wie die Debatte ob Erdbeer- oder Vanilleeis besser wäre. Für den Fragesteller bringt das alles sowieso nichts.
Ich habe auch keine persönlichen Vorwürfe gemacht, sondern sagte nur, dass ich einen gewissen Eindruck habe...und da ich das nicht ausufern lassen will, möchte ich nun das Thema beenden. Wir könnten da stundenlang herumschreiben, ohn dass am Ende was rauskommt.
Die Diskussion wäre sehr viel sachlicher und fruchtbarer, wenn Du einmal meiner Bitte nach einem Beispiel folgen würdest ---ganz oben in meinem Kommentar mit den 3 Punkten schrieb ich
" Zeig bzw. benenn mir doch nur eine einzige Anwendung, die gegen Spannungssteuerung spricht"......und gerade eben
"Nenn mir doch bitte eine Anwendung, wo Du besser mit Deinem Ansatz operieren kannst."
Nicht zum ersten Mal in so einer Diskussion muss ich feststellen, dass - immer dann, wenn ich um ein einziges konkretes Beispiel für pure Behauptungen bitte - absolut keine Reaktion darauf erfolgt. DAS IST ES, was die Diskussion so unerfreulich macht.
In einer ähnlichen Diskussion in diesem Forum habe ich 10 sachliche Argumente (Schaltungsdimensionierung, Messergebnisse) gebracht, die allein die Spannungssteuerung nachweisen. Das wurde kommentarlos so hingenommen - ohne auch nur ein einziges sachliches Gegenargument.
Trotzdem - der Glaube ist nicht zu erschüttern...notfalls muss eben das Henne-Ei-Argument herhalten.
Hmmm, welche Behauptungen meinst du? Ich glaube wir reden insofern aneinander vorbei, als du dich auf die physikalischen Grundprinzipien beziehst und eine Ursache-Wirkungs-Kette suchst (die möglicherweise problematisch ist), ich hingegen von einer Modellierung des Verhaltens im Sinne einer Black-Box ausgehe, die man mit Parametern und Kennlinien beschreiben kann, die untereinander über eine Funktion (Ebers-Moll Modell, etc...) abhängen. Ob ich da nun von Spannungs- oder Stromsteuerung spreche ist doch völlig egal. Wir kommen beide wohl auf das selbe Ergebnis, wenn wir die Aufgabe bekommen, irgend eine Verstärkerstufe zu dimensionieren. Und wenn man das gut macht, sollte die Verstärkung ohnehin nicht von den konkreten Werten von β oder S abhängen. Dass von mir keine Reaktion kommt, liegt daran, dass ich nicht weiß, was du genau meinst bzw. was du dir erwarten würdest. Wir können ja einmal ein konkretes Beispiel ansehen, bin mir aber 100% sicher, dass wir am Ende d'accord sein werden und du nicht zu anderen Ergebnissen kommst, bloß weil du den Transistor als spannunggesteuert und ich tendenziell aher als stromgesteuert betrachte.
Bei den Kleinsignalparametern kann man ja einmal mit der Stromverstärkung β rechnen, oder auch mit der Steilheit S. Am Ende ist das das selbe. Die Steilheit S hängt von Ic und Ut ab (S~IC/U_t) und mit der kann man rechnen. Genausogut kann man aber auch mit dem β rechnen, am Ende kommt das selbe raus. Es ist nur die Wahl zwischen verschiedenen Kleinsignalmodellen (4-Pol Parameter), die doch aber zueinander völlig äquivalent und ineinander umrechenbar sind.
Und was die Groß-Signale betrifft, gefällt mir ein linearer Zusammenhang besser als ein exponezieller. Letztendlich zählen aber die Kennlinien, und wie man an die Sache rangeht, muss doch egal sein. Du räumst ja selbst ein, dass der Zusammenhang zwischen Ic udn IB in gewissen Bereichen linear ist, also warum sollte man das nicht verwenden? Es muss ja einen Grund geben, dass die Ausgangs-Kennlinienfelder in den Datenblättern aller Welt Ib als Scharparameter haben und nicht Ube. Wenn man einen Arbeitspunkt einstellt und irgendwelche Ströme festlegt, nimmt man Ube meist zu 0,65V an, dabei ist es aber egal, ob es am Ende 0,6 oder 0,7V sind, da man sowieso den AP durch Gegenkopplung stabilisiert.
Von welchen BEHAUPTUNGEN sprichst du? Ich habe ja keine großartigen Behauptungen gemacht.
Da ich nicht wirklich weiß, worauf du hinaus willst, schlage ich vor, wir diskutieren das anhand eines konkreten Beispiels aus.
Gut - dann hier als Beispiel Deine frühere Aussage:
"Und ich werde immer einen bipolaren Transistor als stromgesteuert betrachten, weil dies einfach aus praktischer Sicht besser zutrifft."
Diese Behauptung müsste man doch durch ein praktisches Dimensionierungs-Beispiel belegen können - mal abgesehen von der Formulierung "besser zutrifft".
Gibt es sowas in der klassischen Physik, dass also eine Annahme "besser zutrifft" als eine andere? Ich meine, wir sollten uns um eindeutige und saubere (keine "schwammigen") Ausdrücke bemühen.
Noch was: Vielleicht hast Du die ursprüngliche Fragestellung auch anders aufgefasst als ich? Du sprichst oben von einer "Modellierung...im Sinne einer black box", wobei ich bei der Physik bleiben will und ganz konkret auf die Frage in der Überschrift "Transistor besser verstehen" versucht habe zu antworten.
Vor allem möchte ich auch Deiner Meinung widersprechen, dass es keinen Sinn machen würde, zwischen Ursache und Wirkung zu unterscheiden ( Zitat: "...beide hängen zusammen und es macht keinen wirklichen Sinn, das eine als Ursache des anderen aufzufassen").
Wir reden hier über Spannung und Strom - und der Strom ist nun mal IMMER die Folge (Wirkung) einer treibenden Spannung (Ursache). Das ist ja wohl hoffentlich unbestritten.
Gerne will ich mir - als Diskussionsgrundlage - anhand eines Beispiels zeigen lassen, wie Du den Transistor stromgesteuertes Element behandelst (oder übersteigt das den Rahmen hier und könnte/sollte besser per email erfolgen?)
Noch was: Ich fürchte übrigens, dass wir uns auch noch in einem anderen Punkt missverstehen.
Du schreibest: Wir können ja einmal ein konkretes Beispiel ansehen, bin mir aber 100% sicher, dass wir am Ende d'accord sein werden und du nicht zu anderen Ergebnissen kommst, bloß weil du den Transistor als spannunggesteuert und ich tendenziell aher als stromgesteuert betrachte.
Ich habe NIE behauptet, dass wir zu anderen Ergebnissen kommen könnten. Ich hab nur auf den großen Irrtum hinweisen wollen, dass alle die Formeln und Dimensionierungs-Regeln der Spannungssteuerung natürlich anwenden (andere gibts ja auch nicht) - und trotzdem sich dem Irrtum der Stromsteuerung hingeben.
Nur um diesen Widerspruch geht es.
Jetzt kannst Du natürlich fragen - ja und?
Meine Antwort: Ein Ingenieur sollte doch eigentlich die Funktion einer Schaltung verstehen und den Hintergrund und die Anwendbarkeit von Formeln kennen.
Beispiel:
In der Verstärkungsformel für alle Transistoranwendungen taucht die Steilheit gm als Transistorparameter auf - das ist die Steigung der Kennlinie Ic=f(Ube). Wie kann man dann gleichzeitig davon reden, dass ein winziger Strom Ib einen mindestens 200-mal größeren Stromn Ic steuern können soll?
Versagt da nicht die Vorstellung?
Hat denn niemand, der so denkt, das Prinzip des pn-Übergangs bei der Diode im Kopf? Wie kommt man überhaupt auf die Idee, dass der pn-Übergang zwischen B und E plötzlich nicht mehr auf die Spannung reagieren sollte?
Das ist es, was ich nicht nachvollziehen kann.
Hier findest Du viele ergänzende Informationen von mir:
https://www.gutefrage.net/frage/ist-ein-pnpnpn-transistor-stromgesteuert-oder-spannungsgesteuert
Da mir immer noch nicht klar ist, was du genau meinst, kann ich auch kein Beispiel vorschlagen. Schlag du was vor. Glaube aber nicht, dass irgendwer von uns hier überwältigende Erkenntnisse bekommen würde. Es geht dir um Ursache und Wirkung, mir eher um einen funktionalen Zusammenhang. Man kann von Ube als treibende Größe ausgehen, dann ist sowohl Ib als auch Ic eien Funktion von Ube. Da aber beide Funktionen über die Exponentialfunktion exp(Ube/Ut) gehen, nur mit unterschiedlichen Vor-Faktoren, ist das Verhältnis Ic/Ib eben das Verhältnis dieser Vor-Faktoren und somit näherungsweise konstant. Dem gegenüber ist der Zusammenhang Ic(Ube) exponenziell. Welche Größe ich hier als Ursache und welche als Wirkung bezeichne, ist doch unerheblich, wenn das eine aus dem anderen durch eine Funktion hervorgeht - oder? Und wenn ich die Wahl habe zwischen einem nichtlinearen Zusammenhang und einem linearen, ist mir letzterer in erster Näherung lieber. Das ist eigentlich alles, was ich meine, aber du interpretierst hier eine ganze "Religion" hinein, was ich aber nicht tue.
Das ist es, was ich nicht nachvollziehen kann.
Wir diskutieren um des Kaisers Bart herum. Klar kann ich eine Spannung Ube anlegen und schauen, was Ib und Ic machen. Beide gehorchen einem Exponentialverhalten. Ich kann aber genausogut über eine Stromquelle (als Gerät) einen Basisstrom einprägen, und dann ergibt sich eben, dass Ib und Ic zueinender proportional sind. Ich würde die "Ursache" für eine Änderung von Ic in diesem Fall im Ib sehen, denn das wird ja schaltungstechnisch vorgegeben. Dass sich bei gegebenem Ib auch eine Spannung Ube einstellt ist aber auch klar und beide Bilder halte sind äquivalent. Für dich ist halt die "Ursache" nach wie vor Ube, aber das ist halt Definitionssache. Es behauptet ja niemand, dass die Spannungscharakteristik von Ic nicht durch die Shockley-Gleichung gegeben wäre und klar ist das relevant, wenn man beispielsweise einen Stromspiegel baut. Deswegen ist die andere Sicht aus der Perspektive der Ströme aber nicht falsch - weder theoretisch noch praktisch.
Du weißt immer noch nicht was ich meine?
Noch mal: Eine Erläuterung anhand eines Schaltungsbeispiels zu Deinen folgenden Aussagen (Du selber wolltest doch, dass wir ein Beispiel wählen):
"rechnet die halbe Welt mit Ib als Parameter"
"Und ich werde immer einen bipolaren Transistor als stromgesteuert betrachten, weil dies einfach aus praktischer Sicht besser zutrifft."
Zur Klarstellung: Bitte sauber formulieren - es geht nicht darum, ob ich mit Ib "rechne" oder nicht (natürlich taucht es in der Rechnung auf) , sondern darum ob Ib die steuernde Größe für einen mindestens 200-mal größeren Strom sein kann! Das ist nämlich physikalisch unmöglich - schon unter Energie-Aspekten.
Bei jeder Transistor-Schaltungsdimensionierung startet man mit der notwendigen Spannung Ube, die den Transistor erst mal überhaupt arbeitsfähig macht und einen Strom Ic ermöglicht - und erst als FOLGE davon berücksichtigt man eventuell den fließenden Basisstrom (wird oft aber auch vernachlässigt) bei der Berechnung der Widerstände. Machst Du das anders? Startest Du etwa mit der Vorgabe des Basisstroms? Von dessen extremen Toleranzen haben wir noch gar nicht gesprochen!
Jetzt wird es noch grundsätzlich:
"...ist das Verhältnis Ic/Ib ... näherungsweise konstant. Demgegenüber ist der Zusammenhang Ic(Ube) exponenziell. Welche Größe ich hier als Ursache und welche als Wirkung bezeichne, ist doch unerheblich, wenn das eine aus dem anderen durch eine Funktion hervorgeht - oder? "
Du kannst doch nicht ein physikalisches Wirkungsprinzip einfach umdrehen! Das ist also für Dich unerheblich? Dann würde ja beispielsweise bei der Erwärmung eines Drahtes ein Strom erzeugt werden.
Nein, Ursache und Wirkung kann und darf man nie vertauschen - wie ich gesagt habe: Strom ist IMMER nur die Folge einer treibenden Spannung, niemals umgekehrt! Insofern gibt es - physikalisch gesehen - auch keine Stromquellen.
Und wenn ich die Wahl habe zwischen einem nichtlinearen Zusammenhang und einem linearen, ist mir letzterer in erster Näherung lieber. Das ist eigentlich alles, was ich meine, aber du interpretierst hier eine ganze "Religion" hinein, was ich aber nicht tue.
Du hast aber nicht die Wahl! Die Physik richtet sich nicht nach Deinen Wünschen.
Da Du von "Religion" sprichst: Die Anhänger/Verfechter von Stromsteuerung sind die puren Gläubigen. Von denen hat mit noch keiner auch nur einen einzigen Beweis gezeigt (kein Wunder: Es gibt ja keinen). Ich habe etliche Beweise geliefert (siehe link von mir etwas weiter oben).
PS: Eigentlich hatten wir die Diskussion doch schon fast beendet. oder?
Du verstehst mich nicht und ich dich nicht. Dabei haben wir beide wahrscheiblich auf jeweils eine andere Art Recht. Lassen wir es. Es gibt jefenfalls Bücher, die das Kleinsignalverhalten über die Steilheit beschreiben und andere über das beta. Die beiden Bilder liefern das selbe und sind 1:1 zueinander äquivalent. Und für das Großsignalverhalten brsucht man sowieso ein Rechenmodell wie Ebers-Moll oder ähnliches. Ich habe ja nicht behauptet, der Transitor verhält sich linear, ich nehme mir nur die Freiheit, aus einer Reihe von Parametern, die funktional zusammen hängen eine unabhängige und eine abhängige Variable rauszusuchen. Ich lann das Gasgesetz schteiben als p=p(V, T) oder auch als V=V(p,T). Was ist jetzt Ursache und Wirkung? Genau darauf läuft unsere absurde Diskussion hinaus...
Schade - auch von Dir kein Beispiel zur Erläuerung der pauschalen Ausage, dass "die halbe Welt...." und "...aus praktischer Sicht...".
Wieso eigentlich nicht? Immer dann wenn es konkret werden soll,....na lassen wir das.
OK, dann Schluss - aber als "absurd" hab ich die Diskussion nie empfunden, da es m.E. ein diskussionswürdiges Thema ist - gerade auch, was Ursache und Wirkung und das physikalische Grundverständnis betrifft.
Adios - wir treffen uns hier ja mal wieder.
Ich habe Bücher über Transistorschaltungen die mit S und auch mit beta arbeiten. Beide kommen zum selben Ergebnis, wenn man den Zusammenhang zwischen beta, rbe und S verwendet. ich wüsste daher nicht, mit welchem konkreten Ding ich anfangen sollte. Du bevorzugst scheinbar eine Beschreibung mit den Y-Parametern
Ib=Ib(Ube, Uce)
Ic=Ic(Ube, Uce)
Hier ist S:=Y21=∂Ic/∂Ube
wo Ube und Uce die unabhängigen Größen sind.
Man kann aber genau so gut als unabhängige Größen Ib und Uce wählen, dann hat man die H-Parameter Darstellung:
Ube=Ube(Ib, Uce)
Ic=Ic(Ib, Uce)
Hier ist β=h21=∂Ic/∂Ib
Jetzt verstehe ich nicht, warum du der einen Variante den Vorzug gibst, wo beide Bilder gleichwertig sind.
Im Großsignalverhalten muss man sowieso die Kennlinien ansehen. Im üblichen Ausgangskennlinienfeld mit Ib als Parameter kann ich beispielsweise leicht abschätzen, wie viel Basisstrom ich benötige, um den Transistor an einer Arbeitsgeraden gut durchzuschalten. Damit kann ich dann leicht den Basiswiderstand dimensionieren, da ich ja weiß, dass Ube~0.7V sein wird. Am Ende ist es völlig unerheblich, ob Ube 0.65V oder 0,67V sein wird.
Wenn ich hingegen den Zustand über Ube einstellen muss, spielt sich die Änderung in Bereich von sagen wir mal 0,6 (T sperrt) bis 0,65V (T gut in Sättigung) ab.
Wie willst du aber eine Spannung auf ~10mV genau einstellen?
Natürlich sind beide Beschreibungen äquivalent, aber ich möchte dennoch bei der ersten Variante bleiben und über einen Vorwiderstand arbeiten, als eine "hochgenaue" Spannung an die Basis anzulegen. Niemand wird das tatsächlich tun...also was spricht dagegen, das "übliche" Bild zu benutzen, wo man über die gut lineare Stromverstärkung arbeitet anstatt über eine exponezielle Steilheit?
Jemand der mich fragt "Bitte erkläre mir, wie ich einen Schalter dimensioniere" (das ist das erste, was man üblicherweise lernt), werde ich das anhand der Arbeitsgeraden im Ausgangskennlinienfeld erklären - ich habe das ebenfalls so gelernt und gefühlte tausende Male für die Praxis auch so berechnet. Ich sehe nicht ein, warum dies plötzlich falsch sein sollte und man über die Spannung gehen sollte...
Also - dann doch noch einmal:
Wie Du selber schon mal festgestellt hast - wir reden aneinander vorbei!
Es geht doch gar nicht um die verschiedenen Kleinsignal-Ersatzschaltbilder bzw. die unterschiedlichen Kleinsignal-Vierpolgrößen (h-, y-,z- oder s-Parameter) und die damit zusammenhängenden formalen Berechnungsmethoden.
Es geht um die rein qualitative Erklärung zum prinzipiellen physikalischen Steuerungsmechanismus des Transistors!
Lies Dir noch mal die Frage zum Thema durch und meine ersten Antworten.
Da steht nichts von Kennlinien und Formeln und Berechnungsmethoden.
Ich hab Dir den link (innerhalb dieses Forums) genannt, in dem ich etliche Beobachtungen, Phänomene und daraus folgende Dimensionierungs-Hinweise aufgelistet habe, die alle die Spannungssteuerung nachweisen (kein Kommentar von Dir dazu!).
Ähnliche Fakten zum eventuellen Nachweis derStromsteuerung hab ich noch nicht gesehen! Da schweigen sich die "Gläubigen" aus....
Außer einer einzigen Formel (Ib=Ic/B), die sie in der Form Ic=B*Ib fehlinterpretieren, haben sie nichts....
Beim Steuerungsmechanismus gehts doch immer um den Zusammenhang zwischen Ursache und Wirkung - und aus den Kennlinien (bzw. daraus abgeleiteten Parametern) darf man nun mal nicht unbedingt auf Ursache und Wirkung schließen - diese zeigen nur Zusammenhänge auf.
Beispiel: Wenn die Steigung der Widerstandskennlinie U=f(I) dem Widerstandswert entsprechen soll (mit I als unabhängig Variable auf der waagerechten Achse), darf man daraus nicht schließen, dass der Strom I die Ursache für die Spannung U wäre. Das wäre physikalisch falsch.
Kein Strom ohne treibende Spannung!
Deshalb also sagen die oben angesprochenen Kleinsignalgrößen (aus Steigungen abgeleitet) nichts über den Steuerungsmechanismus beim Transistor aus.
Zu Deiner Frage: "Wie willst du aber eine Spannung auf ~10mV genau einstellen?".
Das ist doch - pardon - eine Anfängerfrage.
Du weißt doch (a) dass das in der Praxis immer so gemacht wird und auch (b) WIE das gemacht bzw. umgangen wird (Gegenkopplung).
Gegenfrage: Wenn Du den Strom Ib genau einstellen willst, wie gehst Du dann mit den B-Toleranzen im Bereich von 200-300% um?
Du weißt doch genau, dass Deine Beschreibung oben (Ib-Einstellung mit Widerstand) absolut keine Bedeutung in der Praxis hat - niemand macht das so (aus gutem Grund!).
Noch mal - we agree not to agree, OK?
Gruß aus Bremen
Es geht mir nicht um Fertigungstoleranzen sondern um die Tatsache, dass ein sehr gut linearer Zusammenhang zwischen Ic und Ib existiert. Du wirst keinen bipolaren Transistor finden, wo dies nicht der Fall wäre. Ich glaube du hast technisch mit allem was du bezüglich der Funktionsweise eines Transistors recht, hast aber eine etwas engsichtige Vorstellung von Ursache und Wirkung. In der Physik gibt es Modelle, die mit Naturgesetzen beschrieben werden und experimentelle Zusammenhänge ergeben sich durch das Zusammenspiel vieler Gesetze und den darin vorkommenden Größen. Ich kenne die Vorgänge in Halbleitern zumindest so gut, dass ich niemals auf die Idee kommen würde, mir eine Größe rauszupicken, die als Erklärung für alles andere herhalten muss. Ohne den Basisstrom kann ein Transistor nicht funktionieren und es gibt äußerst (!) renomierte Bücher über Halbleiter, die das Verhältnis von Ic und Ib, das beta, was für dich ja Teufelswerk zu sein scheint, physikalisch im Rahmen der Physik erklären. Es gibt am Ende Zusammenhänge, von denen i h dir nicht unterstelle, sie nicht zu kennen. Wohl unterstelle ich dir mit Verlaub aber eine zu einfache Sicht auf das Ursache-Wirkungs Prinzip. Wenn du schon den empirisch unwiderlegbaren Zusammenhang zwischen Ic un Ib nicht gelten lässt, solltest du dir überlegen, wie physikalische Zusammenhänge zuszande kommen und dass es für beobachtete Phänomene nicht bloß eine Ursache gibt, und alle anderen Faktoren bloß Beiwerk, das man nicht braucht. Wenn du mir das alles nicht glauben magst, kanm ich dir gerne einen Passus aus einem srhr bekannten buch senden, wo auf das Thema eingegangen wird. Ich sehe aber schon, dass du dieses aus weltanschaulichen Gründen verdammen wirst, so renommiert der Autor auch sein möge.
Zusammengefasst: die Ingedienzien für die Theorie des BPTs bedingen einander, keine steht über den anderen und ohne Basisstrom fließt am Ende kein Kollektorstrom. Dafür gibt es physikalisch begründbare Zusammenhänge. Niemand stellt aber in Abrede, dass Ube nicht wichtig wäre, aber es zeichnet sich keinesfalls als alleinige "Ursache" aus- diese Ansicht ist einfach zu einfach gestrickt ... Physik ist kein "lineares" Modell, wo man links was reinsteckt und rechts was rauskommt.
"Ohne den Basisstrom kann ein Transistor nicht funktionieren"...... "das Verhältnis von Ic und Ib, das beta, was für dich ja Teufelswerk zu sein scheint"... "Wenn du schon den empirisch unwiderlegbaren Zusammenhang zwischen Ic un Ib nicht gelten lässt"
Warum schreibst Du sowas? Ich finde das wirklich - wie man so schön sagt: "Intellektuell unredlich". Ich will Dir nicht absichtliche "Fälschung " meiner Aussagen unterstellen, aber: Habe ich auch nur mit einer Silbe die Existenz von Ib geleugnet bzw. den halbwegs linearen Zusammenhang zwischen Ic und Ib "nicht gelten" lassen?
Hast Du überlesen, dass ich den Zusammenhang sogar formelmäßig aufgeschrieben habe und von einer Fehlinterpretation der Beziehung Ic=B*Ib sprach?
Aber die bloße Existenz von Ib bedeutet doch nicht automatisch, dass dies eine Steuergröße sein muss. (Barrie Gilbert spricht dabei von einem "defect")
Schade - das ist keine Basis für eine faire Diskussion.
Trotzdem - lass mich noch ein besonders drastisches Beispiel für Deine falsche Sicht (die hinsichtlich dieses Beispiels nun sehr verbreitet ist) bringen:
Im Zusammenhang mit der Schaltanwendung schreibst Du im letzten Absatz Deines vorigen Beitrags:
"Ich sehe nicht ein, warum dies plötzlich falsch sein sollte und man über die Spannung gehen sollte..."
Meine Korrektur/Erklärung dazu: Per Definition wird der Zustand der Sättigung dann erreicht, wenn der Strom Ic so groß ist, dass die Spannung am Kollektor gleich bzw. kleiner wird als die an der Basis. Also Ubc>0, was bedeutet, dass der B-C-Übergang nun ebenfalls (wie der B-E-Übergang) in Durchlass-Richtung gepolt ist. Es ist also eindeutig eine SPANNUNG, welche diesen Zustand herbeiführt.
Und was sagen die Anhänger der Stromsteuerung? Um beim Schalten den Sättigungszustand zu erreichen, müsse man nur einen ausreichen großen Strom (Faustregel: Ic/10) in die Basis einleiten. Das ist der verbreitete "Labor-Jargon" - und es funktioniert ja auch...man gibt sich damit zufrieden und fragt eben nicht, warum denn plötzlich Ic=B*Ib nicht mehr gelten soll (mit dem B aus dem Datenblatt).
Und in Wirklichkeit ist der große Strom in die Basis nicht die Ursache, sondern die FOLGE des Sättigungszustands - weil eben jetzt BEIDE pn-Übergänge geöffnet sind und ein großer Teil des Stromes durch den Basisanschluss zum Kollektor fließt. Deshalb gilt jetzt nicht mehr der (von mir - entgegen Deiner Behautung - nie geleugnete) Zusammenhang Ib=Ic/B.
So kann man also mit dem Glauben an Stromsteuerung leben und auch mit vorgefertigten Formeln arbeiten - nur so richtig verstanden hat man den Transistor und die Schaltung samt ihrer Funktion nicht...
OK. ich hab dir meine Meinung gesagt. Wenn du sie nicht mal hören magst, dann ist mir das jetzt ehrlich gesagt egal. Du reitest immer wieder auf den selben Dingen herum, obwohl es um die ja gar nicht mehr geht: Du hast einfach nicht mal im Ansatz verstanden, was ich im letzten Kommentar geschrieben habe bzw. WILLST scheinbar auch nicht mal versuchen, es zu verstehen, da dir dabei vermutlich eine Perle aus der Krone fallen würde und dein Ego angekratzt wäre, wenn du ausnahmeweise einmal vielleicht drei Minuten nachdenken müsstet was andere sagen. Du bist natürlich der unantastbare und ultimativ beste Held der Halbleitertechnik und als solchen lass ich dich mal in Ruhe. Tut mit leid, jemals versucht zu haben, etwas mit dir zu diskutieren.
Manchmal kann man sich nur noch wundern...
Schau mal dich selber an: du liest in arroganter Weise nicht mal ansatzweise was man schreibt und kommst stattdessen gebetsmühlenartig mit irgendwelchen seichten Pseudoargumenten, die dich bezüglich eines "Problems" bestätigen sollen, das nicht mal existiert. Du hast dich hier dogmatisch in etwas hineingesponnen und bist nicht mehr in der Lage, dies zu erkennen. Welches Trauma hast du in dieser Sache erlitten? Du kämpfst hier gegen Windmühlen und bildest dir irgendwas ein, was man nicht nachvollziehen kann. Es geht längst nicht mehr um die Frage, ob strom- oder spannungsgesteuert sondern um (d)ein naives Weltbild bezüglich Ursachen und Wirkungen. Wenn du bei dem bliebst, wo du dich wirklich auskennst, hättest du weniger Probleme in solchen Diskussionen.
"....kommst stattdessen gebetsmühlenartig mit irgendwelchen seichten Pseudoargumenten, die dich bezüglich eines "Problems" bestätigen sollen, das nicht mal existiert. Du hast dich hier dogmatisch in etwas hineingesponnen....
Danke - zu viel der Ehre, aber ich hab nur die Fakten wiedergegeben (für Dich "Pseudo-Argumente", von denen nicht ein einziges von Dir überhaupt sachlich kommentiert wurde), die in allen seriösen Fachbüchern und von allen international renommierten Fachleuten zur Erklärung des Transistorprinzips herangezogen werden.
Gerne nenne ich Dir zum Nachlesen einige Quellen. Aber ob Du denen glaubst?
Bei Dir hab ich - bisher vergeblich - nach auch nur einem einzigen sachlichen Argument gesucht. Hab ich es überlesen? Dann kläre mich doch bitte auf.
Dein pädagogisch-philosophisches Bla-Bla und insbesondere Deine unqualifizierte Formulierung mit dem "naiven Weltbild bezüglich Ursachen und Wirkung" lohnt es nicht zu kommentieren.
Schau mal auf dich: du produzierst nichts als heisse Luft. Hast du ein Ego Problem? Häng dir deine Theorien über Ursache und Wirkung samt deinem Scheinproblem (!) aufs Klo: Für was anderes ist das nämlich nichts wert. Du hast einfach nicht verstanden worum es geht. Der Gockel bist du, du bist hier irgendwann falsch abgebogen und glaubst, hier eine Weltverschwörung aufgedeckt zu haben. Du bist aber gleichzeitig scheinbar komplett unfähig, irgend jemandem nur ansatzweise zuzuhören oder einer Diskussion sachlich zu folgen. Stattdessen kommst immer wieder mit dem selben Kram, der zu ni ht führt und reines blabla ist.. Langsam tust du mir leid, denn du hast scheinbar irgendwann ein Trauma erlitten und kommst da nicht mehr raus. Nimm deir mal einen Psychotherapeuten, der kann dein Pseudo-Problem vielleicht lösen.
Wo kommen bloß Deine Aggressionen her? Antworten werde ich jetzt nicht mehr auf Deine Ausbrüche....es sei denn, Du hast doch noch Interesse an den Quellenangaben, die ich erwähnt habe und den "seichten Pseudo-Argumenten" , die man dort finden kann (bei gutem Willen) und die Du dann widerlegen kannst.
(Warum hast Du dich bloß nach 2 Tagen Ruhe wieder gemeldet? Keine gute Idee. Es besteht die Gefahr, dass Du Dich lächerlich machst)
Dann komm mal mit einem Argument, dass deine "Theorie" belegt. Ich meine nun nicht, dass man Ube oder Ibe als freien Parameter wählen kann, sondern dass du meinst, es wäre ausschießlich Ube verantwortlich für das Verstädnis der Funktion einen bipolaren Transistors und jeder der das "Beta" irgenwo benutzt wäre einer Weltverschwörung erlegen. Ich habe schon gesagt, dass beide Sichten richtig sind, je nachdem ist einmal das eine oder das andere "besser". Aber du tust so, als ließe sich die gesamte Theorie des Transistors auf Ube reduzieren und alles andere wären Schmutzeffekte. Ich kann mir nicht vorstellen, dass du mir wirklich überzeugend darzulegen vermagst, dass die einzig wahre Sicht deine ist, und alles andere Quatsch. Ich bin echt schon gespannt...ich glaube nach wie vor, du hast dich im Ursache-Wirkungs Begriff auf esoterische Weise verrannt. Du redest immer von Beweisen: als Physiker weiß ich, dass es in der Physik keine "Beweise" gibt, es gibt Zusammenhänge, die man empirisch erfasst und oft mathematisch beschreiben kann. Von "Beweisen" in der Physik zu reden ist schon ein Kategoreienfehler.
Auf eine neuerliche "Diskussion" (zum Schluss: Beschimpfung Deinerseits) lasse ich mich mit Dir nicht mehr ein.
Belege/Erläuterungen/Nachweise/Messergebnisse habe ich Dir alles schon geliefert - wurde von Dir alles ignoriert, geschweige denn widerlegt.
Hier noch mal der link, den ich Dir auch schon genannt hatte:
https://www.gutefrage.net/frage/ist-ein-pnpnpn-transistor-stromgesteuert-oder-spannungsgesteuert
Ok, dann lassen wir es. Ich sehe nicht, wo aus dem im Link genannten Fällen ein Ursache-wirkungs prinzip "beweisbar" wäre. Du hast scheinbar immer noch nicht verstanden, was ich meinte...
Die Shockley Gleichung ist ein konstitutioneller Zusammenhang von Größen, klar kenne ich die und das habe ich ja nie in Frage gestellt. Du ziehst aus dieser nur absurde Schlussfolgerungen.
Es ist wie bei einer Diode. Die Spannung regelt den Stromfluss.
Bei einem Wassermodell kann der kleinere Strom schon die Klappe öffnen, wenn der Druck nur hoch genug ist. Wasser ist ja immerhin inkompressibel.
Zustimmung zum ersten Satz (natürlich!)
Aber ein kleiner Wasserstrom kann NIEMALS ein Klappe öffnen bzw. regulieren, auf die der Druck einer viel größeren Wassermasse wirkt (Faktor 100....400).
Ja das mag sein. Mit welchem Faktor ist die Frage...
Vielen Dank für Ihre Diskussionen, auch wenn einige Sie als nervig empfinden, konnten sie mir Aufschluss geben und mein Verständnis über Transistoren verbessern. Aber ein sachlicher Diskurs ist in der Wissenschaft nun mal von Nöten um, die wie wir sie nennen, Wahrheit zu ermitteln.
Ja - genau so sollte ein sachlicher Diskurs ablaufen:
* Presentation beider Thesen und Diskussion zugehöriger Erklärungen, Nachweise, Beobachtungen - und
* kein stures Beharren auf bloßen Behauptungen, deren Gegenteil nachweisbar ist. (Die Nicht-Akzeptanz persönlicher "Angriffe" sollte eigentlich gar nicht erwähnt werden müssen))
Ein elektrischer Strom kann ja erst fließen, wenn eine elektrische Spannung vorhanden ist. Umgekehrt ist es ja nicht so?
Und es ist ja die elektrische Spannung, welche die Dotierung im Transistor ändert und nicht der Strom.
Na ja...die Dotierung wird nicht geändert....aber wir wollen ja hier im Kommentarbereich nicht neu anfangen mit der Diskussion. Oder - mach eine neue Frage auf (falls Dich genaue Erklärungen interessieren). Dort kann ich in 6 Sätzen erklären, was und warum passiert.
Ich meinte damit, dass eine elektrische Spannung die Elektronen in der Basis bewegt, nicht der Strom.
Ja - Spannung macht elektr. Feld, welches auf Elektronen die Kraft ausübt, um die Ladungsträger-Bewegung (Strom) zu ermöglichen. Das gilt genauso auch in jedem anderen Leiter (Widerstand). Spannung ist immer treibende Kraft für Strom. Nie umgekehrt.
Den Transistor (npn oder pnp - kein prinzipieller Unterschied) kann man sich am Besten als Tor vorstellen, welches den Strom - natürlich als Folge der zwischen Kollektor- und Emitter-Anschluss angelegten Spannung Uce - mehr oder weniger stark fließen lässt.
Dieses "mehr oder weniger" wird dabei durch eine weitere Spannung - nämlich zwischen Basis- und Emitter-Anschluss (Ube) - gesteuert.
Das "Tor" kann dabei aber NICHT als steuerbarer Widerstand angesehen werden, denn - anders als bei einem Widerstand - ist der zwischen Kollektor und Emitter fließende Strom Ic nicht (genauer: Nur sehr wenig) von der angelegten Spannung Uce abhängig, sondern nur von der als Steuergröße wirkenden Spannung Ube.
Der mathematische Zusammenhang zwischen Ube und Ic gleicht dabei der Spannungs-Strom-Kennlinie einer Diode Diode (e-Funktion), denn die wesentlichen Eigenschaften des Transistors werden durch die Eigenschaften des pn-Übergangs (wie bei der Diode) bestimmt.
Es gibt nicht nur Transistoren PNP und NPN.
Man kann fast nahezu alles mit Transistoren machen.
Schalter, Monoflop ,Bistabil,Frequenzverstärker, Darlington Schaltung bis hin zum Dimmer alles umsetzbar mit Transistoren.
Wenn man die Funktion eines Transistors versteht , versteht man auch beim Transistor den Rest.
NPN transistor? Also wie eine Diode (NP) aber noch ein weiteres N also NPN
Langsam ergibt sich alles
Danke