Title: 1.7 Dimensionierung des Basiswiderstands
Course: LS13S-2.1 Vertiefender Laborkurs Transistortechnik > Section: 1. Aufbau und Funktion bipolarer Transistoren

Der Transistor wird möglichst voll durchgesteuert. D.h., die Spannung zwischen Kollektor und Emitter U_CE (hier U_A) soll minimal werden, damit möglichst die gesamte Versorgungsspannung U_B (hier U_V) 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 (U_CE≈0,2V, U_BE≈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 I_C, der maximale Basisstrom I_B, der jeweilige Verstärkungsfaktor h_FE = I_C/I_B sowie die maximale Verlustleistung P_tot.

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 = I_C/I_B aufweisen.

Zur Berechnung des Basiswiderstandes zieht man die Stromverstärkung B (Bezeichnung im Datenblatt: h_FE) 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.