WIe kommt die Stromquelle in das transistor Ersatzschaltbild?
http://fmh-studios.de/theorie/bipolartransistor/kleinsignal-ersatzschaltbild/
Irgendwie check ich nicht, woher die Stromquelle kommt. Die müsste doch von Außerhalb des Transistor kommen, oder nicht?
iT=iB*ß Soweit eigentlich klar. Doch brauchen wir noch Strom für rCE. IC müsste also iT + irCE sein. Durch den Transistor würde über den C Anschluss also einmal der Strom fließen, der sich durch den verstärkungsfaktor ergibt, und in Summe der, für den Widestand rCE. Was ja dann wieder den Verstärkungsfaktor erhöht.
2 Antworten
Also kurz zum Ersatzschaltbild. Das gilt nur für einen bestimmten Arbeitspunkt, der im Ersatzschaltbild gar nicht auftaucht als Gleichspannung bzw. Gleichstrom.
Das Bild gilt nur für ÄNDERUNGEN um den Arbeitspunkt herum - also für kleine Signalgrößen. Du kennst sicher die Ausgangskennlinien, die fast waagerecht verlaufen.
WAs bedeutet das? Du kannst auf der horizontalen Achse die Spannung Uce ruhig leicht verändern - dabei ändert sich Ic (Wert auf der vertikalen Achse) kaum oder praktisch nur sehr wenig.
Also ist Ic praktisch konstant und wirkt als Konstant-Stromquelle. Erst bei Änderungen am Eingang (Ib oder Ube) ändert sich der Strom Ic.
Deshalb: Ic=B*Ib oder für Änderungen ic=beta*ib.
ACHTUNG: Das per link bei der Frage angeführte Dokument ist mit Vorsicht zu genießen! Da werden nämlich Gleichspannungen und Klein-Signalspannungen durcheinander gemischt. Das Ersatzschaltbild hat fälschlicherweise Großbuchstaben, die dann auch bei den Kennlinien auftauchen.
Das ist nicht in Ordnung!
Viel Besser ist es, sich ein vernünftiges Buch zu nehmen anstatt so obskurer Internet-Beiträge.
von dieser dubiosen Seite :D
Erklärung
Die Idee der Stromquelle liegt darin das Verhalten welches der Bipolartransistor aufweist, mithilfe anderer Bauelemente, nachzubauen.
Vom Bipolartransistor wissen wir folgendes:
In die Basis fließt ein Strom. Dieser Strom fließt verstärkt durch den Kollektor.
Genau dieses Verhalten weißt auch das Ersatzschaltbild auf.
Links fließt einfach der Basisstrom. Definiert ist dieser durch die angelegte Spannung und den Basiswiderstand (I = U/R)
Rechts erzeugt die Stromquelle einen Strom welcher dem vielfachen des Basisstrom entspricht (iT).
Entsprechend ergibt sich der Kollektorstrom ic durch die Summe aus Stromquellenstrom (iT) und Strom durch den Widerstand rce.
Das ist so nicht korrekt - und das zugehörige Bild auch nicht. Schon so einen Strom IT findest Du in keinem Buch oder anderen Beiträgen. Richtig ist: Der Kollektorstrom Ic=B*Ib, der aus der Quelle kommt, teilt sich auf in einen Strom durch die extern angeschlossene Last und einen kleinen Teil durch den Verlustwiderstand rce, der praktisch immer vernachlässigt werden kann.
Ja so wird auch in meinem Kopf nen Schuh draus. Und rce ändert sich mit steigenden Strom, oder wie war das?
Ja, wenn man sich die Ausgangskennlinien anschaut, sieht man, dass die STEIGUNG der einzelnen Kennlinien sich vergrößert bei steigendem Strom - der zugehörige Widerstand rce wird dabei kleiner - das kann j auch durch die "Early-voltage" zum Ausdruck gebracht werden. ABER: Sehr oft kann der rce-Einfluss vernachlässigt werden.
Das Kleinsignal-Ersatzschaltbild ist keine direkte Abbildung der physikalischen Vorgänge. Es ist eher eine Rechenhilfe und das Ergebnis ein Kompromiss aus Vereinfachung und Abbildung der wichtigsten Eigenschaften.
Die Versorgungsspannung ist komplett außen vor - sie würde physikalisch dafür sorgen, dass überhaupt ein Kollektorstrom Ic fließt. Stattdessen wird die Eigenschaft des Transistors modelliert: Ic = Beta* Ib.
Ein Transistor hat aber noch eine weitere Eigenschaft: Je höher der Strom Ic ist, desto höher wird die Spannung Uce. Dieser Effekt wird Early-Effekt oder Basisweitenmodulation genannt. Rechnerisch wird der Effekt durch Rce berücksichtigt.
Rechnerisch wird der Effekt durch Rce berücksichtigt.
Achso. Habe ja vorhin erst gelesen, wozu man überhaupt eine Gegenkopplung braucht. Bei Erwärmung wird der Strom also größer als er rechnerisch, wegen des Verstärkungsfaktors, sein sollte.
Kann man das so sagen?
Ja, aber das hat nichts mit Rce zu tun. Wenn der Ic bei steigender Temperatur auch steigt, kann man dem durch einen Emitterwiderstand entgegenwirken. Dabei steigt dann auch der Spannungsabfall über Re und reduziert damit die Differenz Ub-Ue=Ube. Dadurch (siehe Shockley.Gleichung) werden Ie und Ic wieder reduziert auf fast den vorherigen Wert. Das ist die Wirkung der gegenkopplung.
Womit hat RCE dann zutun? Irgendwie muss der Strom ICE ja größer werden als er durch Verstärkungsfakor sein dürfte. Sonst bliebe ja für RCE kein Strom mehr übrig, der parallel zur Stromquelle fließt.
Die Aufgabe von rce im Ersatzschaltbild ist es nur, die Stromquelle zu einer realen zu machen, da die Ausgangskennlinien ja doch einen leichten Anstieg haben. Der Kehrwert dies Anstiegs d(Uce)/d(Ic) ist dabei identisch zu rce.
Dieser Widerstand sollte klein geschrieben werden, denn es ist kein Ohm-Widerstand, sondern eine differentielle Größe.
Zumeist wird rce aber vernachlässigt gegenüber anderen Unsicherheiten und Toleranzen, wegen rce>>Rc (beide sind parallel)
Entsprechend ergibt sich der Kollektorstrom ic durch die Summe aus Stromquellenstrom (iT) und Strom durch den Widerstand rce.
Dieser Widerstand sollte klein geschrieben werden, denn es ist kein Ohm-Widerstand, sondern eine differentielle Größe.
Das heißt? :D
Das heißt, dass es um eine nichtlineare Kennlinie geht, die überall eine andere Steigung hat. Und die Steigung bei einer U-I-Kennlinie ist d(U)/d(I) und hat die Dimension eines Widerstandes. Bei der Transistor-Ausgangskennlinie ist es aber dy/dx=d(Ic)/d(Uce)=1/rce.
Jagut. Bin nicht sicher ob das für mein Vertändnis des Stromes, warum IC = Ib*ß + IRc ist, wichtig ist.
Selbst Elektronik Tutor und Elektronik Kompendium widersprechen sich. So kommt bei der einen erst der Sättigungsbereich, dann der Übersteuerungsbereich. Bein anderen ist es anders herum.
Wie kann man also sicher sein, das ein Buch korrekt ist und es im nächsten nicht wieder anders steht?
https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/schalttr.html
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1506161.htm