1.7 Dimensionierung des Basiswiderstands
Der Transistor wird möglichst voll durchgesteuert. D.h., die Spannung zwischen Kollektor und Emitter UCE (hier UA) soll minimal werden, damit möglichst die gesamte Versorgungsspannung UB (hier UV) für den Verbraucher genutzt wird bzw. über dem Verbraucher abfallen kann. Diesen Betriebszustand nennt man Sättigung. Eine weitere Steigerung des Eingangssignal bewirkt dann keine nennenswerte Veränderung der Ausgangssignalstärke.
Die Kollektor-Emitter-Spannung ist bei Sättigung kleiner als die Basis-Emitter-Spannung (UCE≈0,2V, UBE≈0,7V).
Während die Einschaltzeit des Transistors durch das Aufschalten in die Sättigung verkürzt wird, verlängert sich die Zeit aus dem Sättigungsbetrieb heraus in den Sperrbetrieb. Dies ist allerdings nur bei hohen Schaltfrequenzen von Belang.
Für die Auswahl des Transistors als Schalter sind dessen Grenzwerte entscheidend. In erster Linie der maximale Kollektorstrom IC, der maximale Basisstrom IB, der jeweilige Verstärkungsfaktor hFE = IC/IB sowie die maximale Verlustleistung Ptot.
Der Transistor sollte für mindestens den doppelten Wert des auftretenden Kollektorstroms geeignet sein. Steht nur eine leistungsschwache Basisstromquelle zur Verfügung, muss der Transistor eine genügend große (Gleich-)Stromverstärkung B = IC/IB aufweisen.
Zur Berechnung des Basiswiderstandes zieht man die Stromverstärkung B (Bezeichnung im Datenblatt: hFE) heran. Diese ist im Sättigungsbetrieb deutlich kleiner als die in den Datenblättern explizit angegebene oder aus den Diagrammen herauszulesende. Je höher der Kollektor-Strom, umso geringer wird die Stromverstärkung. Zumeist wird ein Bereich für B angegeben (z.B. 100-300). In manchen Datenblättern finden sich Kennlinien für bestimmte Betriebszustände, die aber meistens nicht der Sättigung entsprechen. Zudem ist von einer erheblichen Bauteilestreuung auszugehen.
Für eine überschlägige Berechnung kann man von einer Stromverstärkung B = 50-20 für Kleinleistungstransistoren bzw. B ≈ 10 für Leistungstransistoren ausgehen.