Wann ist der Transistor durchgeschaltet?
In welchem der folgenden Bilder a) bis e) ist der Transistor durchgeschaltet?
Kann mir jemand erklären woran ich erkennen wann der Transistor durchgeschaltet ist?
Welche Kriterien müssen erfüllt sein und wo sind in den Bilder die Transistoren durchgeschaltet?
Ich bedanke mich im Voraus.
Mit freundlichen Grüßen
LostWirtschaft
6 Antworten
Grundsätzlich müssen über die Basis Emitterstrecke in Richtung der Diode mindestens 0.6V anliegen, damit der Transistor durchgeschalten ist.
Das ist aber nur grob gesagt, die eigentlich Forderung für Durchgeschalten ist, dass der Basistrom * dem Stromverstärkungsfaktor größer gleich dem Kollektorstrom ist, sonst bezeichnet man den Zustand als (Konstant)Stromquellenbetrieb.
Demnach ist in a der Transistor durchgeschalten.
In b ist der Transistor in einem verbotenen Zustand den man auch als "Reverse Active" bezeichnet. Der Transistor ist durchgeschalten, allerdings sind hier quasi Emitter und Kollektor vertauscht und der Transistor hat bei weitem schlechtere Eigenschaften als im Normalbetrieb und kann auch durchbrennen.
In c ist die Basisemitterspannung - 2,3V und weil das kleiner als 0.6V ist sperrt der Transistor.
Die anderen überlasse ich dir ;)
Naja ich bin mir nicht ganz sicher wie diese Schaltungen überhaupt zu Interpretieren sind.
Ich glaub eher, dass es sich hierbei um die Spannungen im unbelasteten Zustand ohne Transistor handelt und der Strom im Betriebsfall begrenzt wird wodurch sich im Betrieb immer eine passende Spannung einstellt.
Ist hald manchmal in der Elektrotechnik auch so, dass man sich die unbelasteten Spannungen ansieht und überlegt wie der Transistor sich bei diesen Potentialen verhalten würde.
Das ist natürlich auch eine Möglichkeit. Es erfordert aber mehr zusätzliche Annahmen bei der Interpretation der Aufgabenstellung.
Im Physikstudium bin ich darauf gedrillt worden, möglichst wenige Zusatzannahmen zur Aufgabenstellung zu machen.
Lautet die Frage wirklich "wann ist er durchgeschaltet" ? Oder lautet die Frage "wann wird er leitend" oder zumindest "wann leitet er"?
Denn: durchgeschaltet ist keiner der Transistoren, denn das würde ein delta Uce von 0,1...0,2 V ergeben. Das ist bei keinem der abgebildeten Beispiele der Fall.
LG Calimero
Ja, aber das ist halt ein Schulbeispiel für ein Gym und keines für Elektrotechniker.
Da darf man nicht so nachtragend sein.
Durchgeschaltet ist der Transistor, wenn die Kollektor-Emitter-Strecke so weit geöffnet ist, dass fast der Maximalstrom (90% oder 95%) durchfließen kann. Das ist der Fall, wenn genügend Strom durch die Basis-Emitter-Diode fließt - ein (bipolarer) Transistor ist ja ein Stromverstärker.
Wie viel Strom das ist und welcher Spannung an der Basis-Emitter-Diode er enspricht, ist von Transistortyp zu Transistortyp unterschiedlich. Leistungstransistoren haben oft eine geringe Stromverstärkung (z. B. Faktor 5), während Kleinleistungstransistoren 100 oder mehr an "gain" (Verstärkungsfaktor) haben. Entsprechend viel bzw. wenig Strom fließt durch die Basis.
Der Strom fließt natürlich immer in Durchlassrichtung der Basis-Emitter-Diode. Das ist im Schaltbild diejenige Diode, die im Transistorsymbol durch einen Pfeil dargestellt ist. Der Pfeil zeigt natürlich in Richtung der technischen Stromrichtung.
Germaniumtransistoren schalten schon bei ca. 0,3 V Basis-Emitter-Spannung vollständig durch und haben ab 0,1 V schon einen merklichen Kollektorstrom.
Siliciumtransistoren schalten bei ca. 0,7 V voll durch und sperren unterhalb von 0,6 V nahezu vollständig. Dazwischen leiten sie, aber eben nicht den Maximalstrom.
Da Germaniumtransistoren - vor 50 Jahren noch häufig anzutreffen - heute nur noch für Spezialanwendungen verwendet werden, kann man wohl von Siliziumtransistoren ausgehen, wenn nichts weiter dazugesagt wird.
Damit solltest du die Frage beantworten können.
Ach ja, und die Kollektorspannung muss auch in derselben Richtung von der Emitterspannung wie die Basis liegen.
Bei einem pnp-Transistor ("positiv-negativ-positiv") muss das Emitterpotential die höchste der drei Potentiale sein, bei einem npn-Transistor ("negativ-positiv-negativ") das niedrigste.
Die Spannung zwischen Kollektor und Emitter beträgt bei voll durchgeschaltetem Transistor bei einem Silicium-Transistor ca. 0,2 V, bei einem Germanium-Transistor deutlich unter 0,1 V.
Wenn man hier zu niedrige Vorwiderstände verwendet, hat man schnell den Transistor zerstört.
D. h. bei d) ist der Transistor für ein paar Hundertstelsekunden durchgeschaltet, dann entweder dauerhaft durchgeschaltet (unabhängig vom Basisstrom) oder dauerhaft gesperrt.
D.h. b) würde ich nicht mit aufschreiben oder? Wäre ja quasi "Selbstzerstörung"
und d) ist ja durchgeschaltet weil die Differenz zwischen B und E größer als 0,7 ist oder?
Ja, d) ist durchgeschaltet. Das würde ich auch aufschreiben.
Allerdings ist hier kein Kollektor- oder Emitterwiderstand als Strombegrenzer eingeschaltet, und der Transistor versucht, die Spannung auf ca. 0,2 V herunterzubringen. D. h. es fließen hier (kurzzeitig) mehrere Ampere, was einen Kleinleistungstransistor zersört. Ein Leistungstransistor wird hier die Spannungsversorgung kurzschließen und die Schaltung damit funktionslos machen (und die Batterie / den Akku leersaugen, falls wir keinen Netzbetrieb haben). Natürlich wird er die Schaltung nur so weit funktionsunfähig machen, dass seine Basis-Emitter-Spannung immer noch -0,7 V beträgt. (Das führt in der Elektronik oft zu größeren Schäden als ein einfacher Kurzschluss.)
Der Transistor ist durchgeschaltet (leitend), wenn zwischen Basis und Emitter eine Spannungsdifferenz von ca. 0,6-0,7V ist. Für NPN-Transistor muss die Differenz positiv sein (Vbasis-Vemitter > 0,6-0,7V), für PNP-Transistoren negativ (Vbasis-Vemitter < -0,7V bis -0,6V)
Wenn man ihn als Schalter einsetzen möchte (Sättigungsbereich) muss die Basisspannung zudem idealerweise größer sein, als die Kollektorspannung. Also bei NPN: Vbasis>Vkollektor
Bei PNP halt entsprechend anders rum.
c dürfte richtig sein.
bei 8v angelegter spannung stehen am emitter noch 7,3v an, bedingt durch den innenwiderstand des bauteiles.
allerdings scheint mir die basisspannung von 5v sehr hoch. der transistor wird bald seinen geist aufgeben.
allerdings scheint mir die basisspannung von 5v sehr hoch. der transistor wird bald seinen geist aufgeben.
Nö, da es ein NPN ist und die Spannung U_BE negativ, ist er nicht durchgesteuert und geht auch nicht kaputt... ...
Aber laut den angaben von oben, sollte ja c falsch sein oder?
In b) liegen an der B-C-Diode 3,3 V - das dürfte für ein kurzes Aufglühen und dann endgültiges Versagen mehr als ausreichen.