Technische Erläuterungen

Erklärung Grenzdaten Transistoren

Die angegebenen Grenzdaten sind absolute Grenzwerte, die in keinem Fall, auch nicht kurzzeitig, überschritten werden dürfen. Ein einzelner Grenzwert auch dann nicht, wenn andere nicht voll ausgenutzt werden. Sie gelten, wenn nicht anders vermerkt, für 25°C.
UCB0 Kollektor-Basis-Sperrspannung bei offenem Emitter (IE = 0); siehe Bild 8.
offener Emitter
UCBS Kollektor-Basis-Sperrspannung (= UCES) bei Kurzschluß Basis-Emitter (UBE = 0); siehe Bild 11.
UCES
UCE0 Kollektor-Emitter-Sperrspannung bei offener Basis (IB = 0); siehe Bild 9.
offener Basis
UCER Kollektor-Emitter-Sperrspannung bei einem Widerstand (RBE) zwischen Basis und Emitter; siehe Bild 10.
UCER
UCES Kollektor-Emitter-Sperrspannung bei Kurzschluß Basis-Emitter (UBE = 0); siehe Bild 11.
UCES
UCEV Kollektor-Emitter-Sperrspannung bei gesperrter Emitterdiode (UBE < 0); siehe Bild 12.
UCEV
UEB0 Emitter-Basis-Sperrspannung bei offenem Kollektor (IC = 0); siehe Bild 14.
offener Kollektor
IC Kollektorstrom Gleich- oder Mittelwert
ICM Kollektorspitzenstrom Scheitelwert
IB Basisstrom Gleich- oder Mittelwert
IBM Basisspitzenstrom Scheitelwert
Ptot Gesamtverlustleistung
Die im Transistor in Wärme umgesetzte Leistung ist die Summe der Produkte aus Strömen und Spannungen (IC x UCE + IB x UBE).
Der maximal zulässige Grenzwert ist durch die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (Tjmax), dem Wärmewiderstand zwischen Sperrschicht und Umgebung (RthU), bzw. Gehäuse (RthG) und der im Betrieb auftretenden Umgebungstemperatur (TU), bzw. Gehäusetemperatur(TG) festgelegt.

Bei umgebender Luft

bei unendlich guter Wärmeableitung (TG = TU)

Da sich nur sehr kleine Leistungen über das Gehäuse direkt an die Umgebungsluft abführen lassen (hoher Wert für RthU), ohne daß eine unzulässig hohe Erwärmung der Sperrschicht auftritt, andererseits eine unendlich gute Wärmeableitung nur theoretisch möglich ist, kann der für Leistungstransistoren angegebene Rechenwert für Ptot bei TG = 25°C nur annähernd erreicht werden durch eine Montage des Transistors auf einen Kühlkörper oder -blech mit möglichst kleinem Wärmewiderstand (RthK). Dieser hinzukommende Wärmewiderstand und der zwischen Gehäuse und Kühlkörper (RthGK) addiert sich zu dem RthG.

RthGK ist relativ klein, bei großen Leistungen jedoch nicht zu vernachlässigen und ist abhängig von der Montage (siehe unten). RthK wird vom Kühlkörperhersteller genannt. Bei Kühlblechen kann RthK annähernd nach Bild 5 bestimmt werden (Alu-Blech, senkrecht). Für Kupferblech sind die Werte etwas niedriger, für Eisen- und Stahlblech etwas höher.
RthGK (isolierte Montage mit Glimmerscheibe 0,1mm)

trocken gefettet Gehäuse (Beispiele)
1,5 0,6°C/W TO-3,TO-41
3,0 1,5°C/W TO-66,SOT-9
10 6°C/W TO-126,SOT-32

Bei Leistungstypen ist eine Verminderung von Ptot mit steigender UCE zu berücksichtigen, da physikalisch bedingt, RthG ansteigt. Der hier aufgeführte Grenzwert ist der für kleine Spannungen geltende Höchstwert. Genaue Angaben über den sicheren Arbeitsbereich bei Leistungstransistoren sind nur den Diagrammen der Hersteller zu entnehmen.

RthU Wärmewiderstand Sperrschicht — Umgebung
bei umgebender, ruhender Luft.

RthG Wärmewiderstand Sperrschicht — Gehäuse
bei unendlich guter Wärmeableitung (TG = TU)

Tj Sperrschichttemperatur
Räumlicher Mittelwert der Temperatur der Sperrschicht, der im Betrieb maximal auftreten darf. Da Tj nicht direkt meßbar ist, muß sie aus den vorgenannten Beziehungen abgeleitet werden. Tj = TU + RthU x Ptot
TU Umgebungstemperatur
Temperatur der umgebenden, ruhenden Luft.

Kenndaten Transistoren

Die angegebenen Kenndaten sind entweder Mittelwerte oder obere (< = max.) oder untere (> = min.) Garantiewerte des Streubereichs. Kenndaten sind Eigenschaften eines Transistors bei bestimmten Arbeitspunkten oder geeigneten Meßanordnungen und gelten bei 25°C, wenn nicht anders vermerkt. In manchen Fällen wurden mehrere Angaben bei unterschiedlichen Meßbedingungen aufgeführt.
B(hFE) Gleichstromverstärkung
Statische Stromverstärkung in Emitterschaltung. Sie ist das Verhältnis des Kollektorstromes (IC) zum Basisstrom (IB) bei definiertem Arbeitspunkt von IC (oder IE) und UCE (oder UCB).
ß(hfe) Kurzschluß-Stromverstärkung bei 1kHz ( = h21e, = ß0) Kleinsignal-Kurzschluß-Stromverstärkung bei f = 1kHz. Sie ist das Verhältnis des Kollektorwechselstromes (iC) zum Basiswechselstrom (iB) bei wechselstrommäßigem Kurzschluß zwischen Kollektor und Emitter und bei definiertem Arbeitspunkt von IC (oder IE) und UCE (oder UCB). Diese Angabe ist vorwiegend bei kleinen NF-Transistoren gebräuchlich.
UBE Basis-Emitter-Spannung bei definiertem Arbeitspunkt von IC (oder IE) und UCE (oder UCB).
fT Transit-Frequenz ( ≈ f1, ≈ fß1) Extrapolierte Grenzfrequenz in Emitterschaltung bei der der Betrag der Kurzschluß-Stromverstärkung (ß) (b.1kHz) auf den Wert 1 abgesunken ist. Der Arbeitspunkt ist durch IC (oder IE) und UCE (oder UCB) definiert.
fα Grenzfrequenz in Basisschaltung (= fhfb, = fh21b) Frequenz, bei der der Betrag der Kurzschluß-Stromverstärkung in Basisschaltung α(hfb) auf ca. 70% seines Wertes bei 1kHz abgesunken ist.
fß Grenzfrequenz in Emitterschaltung ( = fhfe, = fh21e) Frequenz, bei der der Betrag der Kurzschluß-Stromverstärkung in Emitterschaltung ß(hfe) auf ca. 70% seines Wertes bei 1kHz abgesunken ist.
fmax Höchste Schwingfrequenz Frequenz, bei der die Leistungsverstärkung des Transistors für beidseitige Leistungsanpassung auf den Wert 1 abgesunken ist.
F Rauschmaß Das Rauschmaß eines Transistors ist das Verhältnis der am Ausgang abgegebenen Rauschleistung (Pout) zu der mit der Leistungsverstärkung (Vp) multiplizierten Eingangsrauschleistung (Pin) eines Signalgenerators mit definiertem Eigenrauschen.
Der angegebene Wert gilt bei definiertem Arbeitspunkt und einer Meßfrequenz (f*) oder einem bestimmten Frequenzbereich.
Vp Leistungsverstärkung Kennwert der optimal erzielbaren Leistungsverstärkung, meist in Emitterschaltungen bei definiertem Arbeitspunkt und einer bestimmten Frequenz (f*).
ΔVp Regelbereich Regelbereich der Leistungsverstärkung (Vp) in einer geeigneten Meßschaltung. Außer dem Arbeitspunkt und der Meßfrequenz wird oft auch eine zugehörige Regelspannung (Uagc) angegeben.
Fc Misch-Rauschmaß Rauschmaß (F) bei HF-Mischstufen.
ton Einschaltzeit Die Einschaltzeit setzt sich aus zwei Teilen zusammen: ton = td + tr und gilt für eine geeignete Meßschaltung bei definiertem Kollektorstrom (IC) und Basisstrom (IB). Gemäß Bild 6 wird das Eingangssignal durch den Transistor beim Betrieb als Schalter verzögert und verformt. Ein hoher Basisstrom (IB1) verkürzt die Einschaltzeit, verlängert jedoch die Ausschaltzeit (Übersteuerung).
td Verzögerungszeit
tr Anstiegszeit
toff Ausschaltzeit Die Ausschaltzeit setzt sich aus zwei Teilzeiten zusammen: toff = ts + tf und gilt bei den Bedingungen wie ton. Ein hoher Basis-Ausräumstrom (IB2) verkürzt die Ausschaltzeit.
ts Speicherzeit
tf Abfallzeit
UCEsat Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung Restspannung zwischen Kollektor und Emitter im Übersteuerungsbereich (UCE < UBE, UCB < 0) oder an der Grenze desselben (UCE = UBE, UCB = 0) bei definiertem IC und im ersten Fall auch definiertem IB (siehe Bild 7).
UBEsat Basis-Emitter-Sättigungsspannung Restspannung zwischen Basis und Emitter, definiert wie UCEsat.
ICB0 Kollektor-Basis-Reststrom bei offenem Emitter (IE = 0) und definierter Spannung*) (UCB) und Temperatur (TU, TG, Tj).
ICE0 Kollektor-Emitter-Reststrom bei offener Basis (IB = 0) und definierter Spannung1) (UCE) und Temperatur (TU, TG, Tj).
ICER Kollektor-Emitter-Reststrom wie ICE0, jedoch bei einem Widerstand (RBE) zwischen Basis und Emitter.
ICES Kollektor-Emitter-Reststrom wie ICE0, jedoch bei Kurzschluß zwischen Basis und Emitter (UBE = 0).
ICEV Kollektor-Emitter-Reststrom wie ICE0, jedoch bei gesperrter Emitterdiode (UBE < 0).
ICEX Kollektor-Emitter-Reststrom wie ICE0, jedoch bei in Flußrichtung vorgespannter Emitterdiode (UBE > 0) ohne nennenswerten Basisstrom.
IEB0 Emitter-Basis-Reststrom bei offenem Kollektor (IC = 0) und definierter Spannung2) (UEB) und Temperatur (TU, TG, Tj).

CCB0 Ausgangskapazität Kollektor-Basis-Kapazität einschließlich Gehäusekapazität bei offenem Emitter und definierter Meßspannung (UCB).
Es gilt für CCB0:
≈Coe (= C22e) Kurzschluß-Ausgangskapazität in Emitterschaltung ≈Cob (= C22b) Kurzschluß-Ausgangskapazität in Basisschaltung.
CEB0 Eingangskapazität Emitter-Basis-Kapazität einschließlich Gehäusekapazität bei offenem Kollektor und definierter Meßspannung (UEB).
Es gilt für CEB0: ≈Cie (= C11e) Kurzschluß-Eingangskapazität in Emitterschaltung ≈Cib (= C11b) Kurzschluß-Eingangskapazität in Basisschaltung. Cre Rückwirkungskapazität (= C12e) Kapazität der Kurzschluß-Rückwärtssteilheit in Emitterschaltung bei definierter Meßspannung (UCB oder UCE). Dieser Wert, bei HF Transistoren gebräuchlich, liegt zumeist bei < 0,5pF.
Crb Rückwirkungskapazität (= C12b) Kapazität der Kurzschluß-Rückwärtssteilheit in Basisschaltung bei definierter Meßspannung (UCB oder UCE). Dieser Wert ist bei HF Transistoren für den Betrieb in Basisschaltung (HF-Eingangsstufen) gebräuchlich.

Weitere technische Symbole und Definitionen finden Sie hier.

1) , 2) Ist anstelle einer Spannung ,,max.“ angegeben, so gilt der entsprechende Wert aus den Grenzdaten; z.B. für ICEV der Wert UCEVmax, usw.
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