Transistor-Fragen

[Maxibot]

Hey!

Nach nächtelangen wälzen von Elektronikbüchern, möchte ich nun ein eigenes Projekt umsetzen, und habe daher eine Frage zu diesem (http://www.conrad.at/ce/de/product/155415/Transistor-ST-Microelectronics-BD-243-C-NPN-Gehaeuseart-TO-220-IC-6-A-Emitter-Sperrspannung-UCEO-100-V/) Transistor. Ich verstehe die Angaben im Datenblatt irgendwie noch nicht ganz... . Heißt das, dass der 100V bei 6A schalten kann (also Kollektor-Emitter)? Und wo sieht man ab welchem Strom an der Basis der Transistor keinen Widerstand mehr erzeugt?

Gruss Maxibot

[Kampi]

Hey,

die "Absolute Maximum Ratings" geben an wieviel Strom und wieviel Spannung der Transistor problemlos "überleben" kann.
Die Spannung bezieht sich auf die Strecke Kollektor-Emitter, sprich im Sperrzustand darf da nur 100V anliegen. Das siehst du daran das dort in Klammern hintersteht "IB = 0").
Der Kollektorstrom gibt an, wieviel Strom maximal über den Kollektor zur Basis abfließen dürfen.
In deinem Fall sind es 6A.
Dasselbe gilt für den Basisstrom. Der Transistor darf nur einen maximalen Basisstrom von 2A bekommen und du musst dementsprechend deinen Basis-Vorwiderstand dimensionieren.

[Maxibot]

Also angenommen ich möchte irgendetwas schalten. Der Strom der geschalten werden soll, also der vom Kollektor zum Emitter fließt (oder eben nicht), darf nicht mehr als 100V bzw 6A haben. Ob der Strom fließt oder nicht bestimmt ja die Basis, aber wie viel Strom muss ich an der Basis anlegen damit der Kollektor-Emitter-Strom ungehindert durchfließen kann?

[PICture]

Hallo!

Für jeden Transistor ist bei bestimmten Kollektorstrom einen DC Stromverstärkungsfaktor ("DC Current Gain") hFE = Ic / Ib in entsprechendem Datanblatt (DB) des Transistors angegeben. Beispielweise für den BD243C ist im DB: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/5053.pdf für IC = 0,3 A und VCE = 4 V min. hFE = 30 angegeben. Das heisst, dass für 0,3 A Kollektorstrom ist min 10 mA Basisstrom nötig.

[Hubert.G]

Und für 3A Kollektorstrom brauchst bereits 200mA Basisstrom und für 6A werden es mindestens 500mA sein.
Bei 6A Kollektorstrom und 1,5V Vcesat sind das 9W Verlustleistung und du brauchst schon einen ordentlichen Kühlkörper.

[Maxibot]

Erst mal vielen Dank für die vielen Antworten. Leider bin ich jetzt total verwirrt: Hängt der Widerstand den der Transistor zwischen Kollektor und Emitter aufbaut jetzt von der Spannung oder von der Stromstärke ab, die an der Basis anliegt ab? Wie ich die Stromstärke der Basis herausfinde weiß ich ja jetzt, aber welche Spannung benötige ich?

[Kampi]

Bis zur Durchlassspannung hängt der Widerstand zwischen Kollektor und Emitter von der Basisspannung ab.
Ansonsten musst du im Diagramm im Datenblatt schauen welchen Basisstrom du für welchen Kollektorstrom brauchst.

[Besserwessi]

Ob Spannung oder Strom an der Basis entscheidend sind ist eigentlich unwesentlich und eine eher akademische Frage, denn Spannung und Strom sind durch die dioden-ähnliche Basis-Emitter Kennline bestimmt. Dabei ist der Strom besser zu kontrollieren. Die Spannung ist so von der Größe um 0,6 V wenn Strom fließt.

Die Strecke Kollektor-Emitter verhält sich auch nicht so sehr wie eine Widerstand, sondern stark nichtlinear. Bis zu einem Strom von etwa Hfe mal dem Basisstrom ist die Spannung klein (<< 1 V), darüber wächst die Spannung schnell an.

[Maxibot]

Also lassen wir den Strom mal außen vor, und gehen zur Spannung. Wenn ich das recht verstehe, kann ich mithilfe der Spannung an der Basis regeln, wie viel Strom von Kollektor zu Emitter fließt. Wenn keine Spannung vorhanden ist (sprich 0V) sperrt der Transistor. Wenn ich anfange die Spannung zu erhöhen beginnt der Strom, der eigentlich geschalten werden soll, von K-E zu fließen. Je mehr Spannung ich nun erzeuge desto mehr Strom wird durchgelassen. Und bei einer gewissen Spannung, kann Strom ungehindert vom Kollektor zum Emitter fließen. Stimmt das soweit?

[Hubert.G]

Stimmt soweit.
Nur das ungehindert vom Kollektor zum Emitter stimmt nicht ganz.
Bei geringem Strom ist die Spannung zwischen Kollektor und Emitter gering.
Beim BD243 sind es bei 6A lt. Datenblatt 1,5V. Die 9W Verlustleistung die entstehen merkst du dann wenn dir der Transistor blitzartig abraucht.
Es ist gut wenn du dich auch damit beschäftigst. Allerdings beginnt man in dieser Leistungsklasse bereits über FET nachzudenken.

[Kampi]

Du musst bedenken, dass der Transistor mit seiner Kollektor-Emitter Strecke einen gewissen Widerstand aufweist.
An diesem Widerstand (der natürlich nur im eingeschalteten Zustand vorhanden ist) fällt eine Spannung ab die vom Kollektor-Emitter Strom abhängig ist, sprich hoher Strom -> hohe Spannung.
Die Verlustleistung is dann das Produkt aus diesen beiden und bei einer entsprechenden VErlutleistung solltest du über einen Kühlkörper bzw. über einnen evtl. effektiveren Transistor (z.B. FET) nachdenken.

[Maxibot]

Zuerst mal: Ich möchte keine 100V bei 6A schalten sondern 12V bei < 1A, habe aber nur diesen Transistor hier gefunden.

Also wenn ich das richtig verstanden habe dann bleibt immer ein gewisser Widerstand zwischen Kollektor und Emitter, der zu einer Verlustleistung führt. Diese ist größer wenn ein höherer Strom fließt?

Und wenn ich jetzt den Transistor wie ein Relais nutzen will, brauche ich welchen Strom an der Basis, bzw. wie berechne ich diesen?

AN: 0V, 0mA
AUS: ??V, ??mA

[Besserwessi]

Ähnlich wie ein MOSFET hat auch der Bipolare Transistor einen gewissen Restwiderstand in eingeschaltenten Zustand. Entsprechend nimmt auch da der Spannungsabfall und auch die Verlustleistung mit den Strom zu. Es ist auch schon ganz gut die Transistoren nicht bis zum Limit zu nutzen, damit der Spannungsabfall nicht so groß wird : Auch wenn der Transistor bis 6 A spezifiziert ist, wäre ab vielleicht 3 A dann schon ein größerer Typ angebracht.

Für den Zustand Aus passen 0 mA und weniger als etwa 0,4 V.
Für den Zustand An sind es etwa 0,6 - 0,8 V (je nach Temperatur und Strom) und ein Basisstrom von mindestens etwa 1/30 des Kollektorstroms. Bis vielleicht 1/5 des Kollektorstroms hilft mehr Strom an der Basis etwas die Spannung Emitter nach Kollektor zu senken. Auch hier ist noch eine obere Grenze zu beachten.