9. Dezember: Der NPN-Transistor
Dieser Versuch zeigt die Grundfunktion eines NPN-Transistors. Nur wenn man einen kleinen Basisstrom einschaltet, fließt auch ein (größerer) Kollektorstrom. Eine vereinfachte Erklärung zum inneren Aufbau des Transistors finden Sie in elexs.de.
Siehe auch: Flognis Blog und Film zum 9.Türchen
Messen Sie alle eingezeichneten Spannungen bei geschlossenem Schalter mit dem Voltmeter. Sie werden Messwerte etwa in der folgenden Größenordnung finden:
Ub = 0,7 V
Uc = 0,1 V
Urb = 6,5 V
Urc = 7 V
Die Basis-Emitter-Spannung liegt im eingeschalteten Zustand immer im Bereich 0,6 V bis 0,7 V. Das liegt an der Diodenkennlinie, die bei einer Silizium Diode wie bei der BE-Diode ab etwa 0,5 V einen steilen Stromanstieg zeigt. Genauer handelt sich auch hier um einen exponentiellen Anstieg. Wenn Sie bei der Planung einer Schaltung die BE-Spannung mit 0,7 V annehmen stimmt das meist ausreichend genau.
Berechnen Sie den Basisstrom:
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Ib = 6,5 V / 150 kOhm
Ib = 0,043 mA
... und den Kollektorstrom:
Ic = 7 V / 1 kOhm
Ic = 7 mA
Aus beiden kann man den Stromverstärkungsfaktor für diese Schaltung bestimmen:
V = Ic/Ib
V = 7 mA / 0,043 mA
V = 163
Der Basisstrom wird also um den Faktor 163 verstärkt. Der Transistor arbeitet bereits in der Sättigung, d.h. der Kollektorstrom könnte auch mit noch mehr Basisstrom kaum noch ansteigen.
Siehe auch: Transistor-Kennlinien
Die Ic/Ube-Kennlinie
Transistor-Test ohne Messgerät:
Die Funktion eines Transistors in einer Schaltung kann auch ohne ein Messgerät überprüft werden. Sie brauchen dazu nur ein Stück Draht oder einen Schraubendreher, mit dem Sie jeweils zwei Beinchen verbinden (kurzschließen).
Test 1: Verbinden Sie Basis und Emitter
Der Basisstrom wird abgeleitet, so dass auch kein Kollektorstrom mehr fließt. Der Transistor ist gesperrt, die rote LED geht aus.
Test 2: Verbinden Sie Kollektor und Emitter
Unabhängig vom Basisstrom fließt nun Strom durch die rote LED. So findet man Fehler im übrigen Aufbau. Wenn der Versuch nicht funktioniert, könnten Sie z.B. die rote LED falsch herum eingebaut haben. Der Test zeigt dann: Am Transistor liegt es jedenfalls nicht.
Test 3: Verbinden Sie Kollektor und Basis
Auch wenn der Schalter geöffnet ist leuchtet die rote LED. Ein Teil des Laststroms wird nämlich als Basisstrom abgezweigt und bringt den Transistor in den leitenden Zustand. Der Transistor arbeitet aber nun nicht mehr in der Sättigung sondern die Kollektor-Emitterspannung wird etwa 0,7 V betragen.
Ein Zusatzversuch von Michael Uhlmann:
Mit dem Transistor geht das Experimentieren richtig los! Ich habe die Schaltung mit den restlichen Bauteilen erweitert. So ergibt sich ein Automatiklicht. Mit der grünen LED sieht man sehr gut die Aufladung des Kondensators.
Literatur: Lernpaket Einsteig in die Elektronik
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