Verstärkung Bipolartransistor

Süßrobin · Gast

Meine Frage:
Ich habe eine Frage bezüglich npn-Bipolartransistoren.
Ich habe, wenn keine Spannungen anliegen, keinen Stromfluss aus dem selben Grund wie bei einer Diode, weil sich der geringe Generationsstrom und der Rekombinationsstrom der pn-Übergänge ausgleichen.
Jetzt ist das Prinzip eines Bipolartransistors, falls ich es richtig verstanden habe, dass man zwischen der Basis und dem Emitter eine positive Spannung anlegt, so dass man einen Rekombinationsstrom vom Emitter zur Basis bekommt, der dann größtenteils über das Potentialgefälle direkt weiter zum Kollektor läuft und nur ein geringer Teil der Elektronen in der Basis mit den Löchern rekombiniert und wegen der Basis-Emitter-Spannung "abfließt".
Das sollte das grobe Prinzip sein, wenn ich es richtig verstanden habe. Jetzt soll dadurch mein Stromfluss stark verstärkt werden und hier ist mir nicht klar, wie genau.

Meine Ideen:
Es scheint ja so zu sein, dass der Stromfluss, den ich durch die Basis-Emitter-Spannung im Transistor bekomme, deutlich stärker ist, als der durch diese angelegte Spannung.
Die genauen Rechnungen habe ich nicht gemacht, aber das kann man sicch gut vorstellen.
Das Verständisproblem, dass ich habe, fußt darauf, dass ich ja auch eine Kollektor-Basis-Spannung anliegen habe zwischen Kollektor und Basis, die dafür sorgt, dass der zweite pn-Übergang Sperrichtung besitzt, also das Kollektor-Energie-Niveau, bzw. Potential weit unter dem der Basis und des Emitters liegt.
Ist denn dann der Stromfluss, den ich aus dem Transistor bekomme wirklich noch so viel stärker, als der "normale" Stromfluss, den ich durch die beiden angelegten Spannungen bekäme?

Also mir ist klar, dass der Basis-Emitter-Strom deutlich verstärkt wird, aber ist es auch noch eine Verstärkung, wenn ich die Spannung, die für die Sperrrichtung sorgt, mit einbeziehe?

masterpie · Anmeldungsdatum: 13.11.2019 Beiträge: 408

Wenn ich Dich richtig verstehe, sprechen wir über die Emitterschaltung Deines Transistorverstärkers und wie es zur Spannungsverstärkung kommt? Also Emitter auf Masse (Null) und Kollektor an Arbeitswiderstand R und dieser an die Betriebsspannung U0. Soweit verständlich?

An die Basis legst Du die (veränderbare) Basisemitterspannung Ube an. Ab einer bestimmten Spannungsgröße z.B. 0,7 V sorgt diese Steuerspannung Ube dafür, dass die Verbindung Kollektor-Emitter "öffnet". Also der Widerstand zwischen Kollektor - Emitter geringer wird und Strom fließen kann. Dieser Strom erzeugt über dem am Kollektor in Reihe liegenden Lastwiderstand R einen Spannungsabfall. Am Kollektor kannst Du gegen Masse die Spannung Betriebsspannung U0 minus Spannungsabfall am Lastwiderstand Ur messen (auch Kollektorspannung genannt). Die in jedem Fall geringer als die Betriebsspannung U0 ist (zuvor wenn Kollektor-Emitter gesperrt ist, fließt kein Strom durch den Lastwiderstand und es entsteht an diesem kein Spannnungsabfall und Spannung am Kollektor gegen Masse ist U0).

Wenn Du Ube weiter vergrößerst, wird Kollektor-Emitter weiter "geöffnet und der Strom durch R wird größer und damit die Kollektorspannung geringer. Wenn Du Ube verringerst, wird Kollektor-Emitter wieder hochohmiger und der Strom durch R wird kleiner und die Kollektorspannung größer.

Lege z.B. eine Sinusspannung als Ube an, die um den Wert 0,7 V mit 0,08 V nach plus und nach minus wechselt. Dann wirst Du am Kollektor ebenfalls eine Sinusspannung messen können, da die Kollektor-Emitterstrecke abwechselnd mehr öffnet und mehr zumacht (sperrt). Nur am Kollektor hast Du eine Sinusspannung die mit größerer Amplitude wechselt. Sagen wir z.B. um 8V (bei entsprechend großer Uo)

Damit hast Du die eingangsseitige Ube-Spannung mit 0,08V Amplitude zu einer Kollektorwechselspannung von z.B. 8 V Amplitude gemacht und damit eine Spannungsverstärkung von 100 erreicht.

Soweit verständlich?
Gruß, Masterpie

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3400

Hallo,

masterpie · Anmeldungsdatum: 13.11.2019 Beiträge: 408

Einverstanden und gern. Man spricht ja auch vom Stromverstärkungswert Beta. Mir ging es vorrangig um die Möglichkeit, sich das gut vorstellen zu können. Oszillografenbilder von Wechselsignalen zeigen Werteverläufe zwischen Amplitudenmax- und Minwerten und stellt man sich gern als Spannungsverläufe vor.

Gruß, Masterpie

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3400

Hallo,

masterpie · Anmeldungsdatum: 13.11.2019 Beiträge: 408

Auch einverstanden - alles vollkommen richtig. Nur wollte ich es erst mal recht einfach erklären. Ich habe z.B. auch nichts zur AP-Einstellung mittels Transistor-Arbeitsblatt und damit Bemessung des Kollektorwiderstandes geschrieben. Kleinsignalverstärker im linearen Arbeitsbereich - da wird der Kollektorwiderstand so bemessen, dass Arbeitspunkt schön in der Mitte der Ausgangskennlinie liegt und das Eingangssignal wird in der Amplitude so begrenzt, dass das Signal am Kollektor noch unter 10% Klirrfaktor liegt. Ube bekommt für einen guten Arbeitspunkt per Spannungsteiler von Uo zur Basis und von Basis auf Masse eine passende Offetspannung und an die Basis wird über einen Kondensator das Wechselsignal eingespeist. Wäre das so richtig betrachtet?

Gruß, Masterpie

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3400

Hallo,

die Schaltungen sind hier beschrieben:
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204302.htm

Du siehst in der Grundschaltung, dass dort ein Widerstand vor der BE-Diode ist. Dieser Vorwiderstand bewirkt, dass letztlich eine Stromspeisung der BE-Diode geschieht. Wenn dieser Widerstand vorhanden ist, erhältst Du bei einem sinusförmigen ue(t) = Ue + ue~(t) automatisch einen sinusförmig modulierten Strom iB(t).

Mein Anliegen war letztlich nur folgende kleine Sache:
Man erläutere
- die Ansteuerung von stromgesteuerten Bauelementen mit Strömen und
- die Ansteuerung von spannungsgesteuerten Bauelementen mit Spannungen.

Viele Grüße
Michael