Elektronik - Messen - Transistor:
Der Transistor, ein negativer Widerstand?
Beim Stöbern im Internet fand ich auf elektronik-labor.de einen Artikel der mich sofort fesselte, da ein Bauteil mit 2 Anschlüssen, wie eine Tunneldiode, die es in der Zwischenzeit kaum mehr gibt, passend beschaltet, als Oszillator verwendet werden kann. Es war mir schon vorher die Lambdadiode bekannt. Hier wird ein Grid Dipper damit realisiert. Aber es sind zumindest 2 Bauteile die zu einem 2-Pol verschaltet sind. Dann fand ich noch den LED-Flasher.
von Rudolf Drabek
Damit fasste ich den Entschluss für mich ein wenig Licht in die Angelegenheit zu bringen.
Ich baute schnell einen Kennlinienschreiber zusammen, um selbst Transistoren auf ihre Eigenschaften bezüglich negativen Teil in ihrer EC-Kennlinie zu untersuchen.
Auf der Cappels-Seite sieht man schon, dass Emitter und Kollector vertauscht sind.
Es ist ja aus den Datenblättern bekannt, dass die Basis-Emitterdiode der meisten Transistoren nur bis -5 V betrieben werden sollte. Hier wird davon Gebrauch gemacht und die Diode absichtlich in diesem Bereich, bis zum Lawinen- oder Avalanchedurchbruch betrieben. Dazu siehe auch den Link zur Info.
Aber dass diese Diode, bei unbeschalteter Basis einen negativen Widerstand darstellen kann war mir neu.
Ein Transistor kann ja als Doppeldiode dargestellt werden:
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Ein Durchbruchsstrom Ieb, Basis ist ja unbeschaltet, fließt gleich weiter als Ibc und ruft mit der Stromverstärkung des, Emitter und Kollektor vertauschten, Transistors einen Strom Iec hervor. Die BC-Diode ist ja in Durchlassrichtung gepolt. Dieser Strom kann, je nach Transistortyp, einen negativen Kennlinienbereich haben.
Meine Erklärung für den Effekt ist folgende:
Man hat ein Dreischichtelement, die EB-Diode ist in Sperrrichtung betrieben.
Die BC-Diode in Durchlassrichtung. Tritt nun ein Lawinendurchbruch der EB-Diode auf, so würde der Strom über die Basis abfließen.
Kann er nicht, also fließt er über die in Durchlassrichtung gepolte BC-Diode ab.
Damit ist dies aber ein Basisstrom für eine normale Transistorstufe mit geringerer Stromverstärkung als mit Emitter an Masse.
Das ändert bei vielen Transistortypen, aber nicht allen, die Durchbruchsspannung.
Bei einigen Transistoren braucht es eine bestimmte Größe der Stromes, ehe der negative Abschnitt der Kennlinie entsteht.
Interessant ist, dass Professor ESAKI diesen Effekt bei Sony schon 1957 untersucht hat und das vielleicht die Ursache für die Entwicklung der Tunneldiode war (im Internet ergoogelt).
In meiner Schatzkiste habe ich 19 verschiedene Transistoren untersucht, auch einige pnp.
Beim BC147 zeigt sich bei 0,5 mA ein neg. Widerstand von ca. -1000 Ohm, beim BFR96 ca. -170 Ohm . Der BFR96 bricht schon bei ca. 4V durch. Er ist so schnell, dass man einen LC-Oszillator bis ca. 2 MHz zum Schwingen bringen kann.
Mit NF Transistoren gehen nur Kippschwingungen.
Speisespg. 15V
1 V/div 10 µs/div
Aus Uspeise, Umin, Umax, t1 und t2 lässt sich aus der Ladegleichung für Kondensatoren die Zeitkonstante des RC Gliedes berechnen und sie stimmt genau mit den Werten im Bild zu sehen, überein.Wenn man statt des Kondesators einen Elko einbaut, hat man dann einen LED-Flasher.
Weitere Kennlinien der Versuchsreiche finden sich hier: Tests mit weiteren Transistoren
Ergänzend möchte ich noch bemerken, dass etliche Effekte auch bei normal gepolten Transistoren auftreten. Dann allerdings bei höheren Spannungen. Das wird aber schon lange für Impulsgeneratoren im Subnanosekundenbereich verwendet:
Avalanche-Transistoren
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Ich baute schnell einen Kennlinienschreiber zusammen, um selbst Transistoren auf ihre Eigenschaften bezüglich negativen Teil in ihrer EC-Kennlinie zu untersuchen.
Aber dass diese Diode, bei unbeschalteter Basis einen negativen Widerstand darstellen kann war mir neu.
