Frage zum BiPolar-Transistor im Sättigungbetrieb

Hallo Ng, bin grade beim Lernen für Technische Informatik:

Man nehme mal einen Bipolartransistor und schalte ihn im Normalbetrieb U(b,c) < 0 und U(b,e) > 0. Da ich am Emitter keinen Widerstand habe (nur über Kollektor) steuert der Transistor weit auf und zieht die Spannung U(c,e) bis auf 0,2 Volt herab... Nun bin ich im Sättigungsbetrieb und die Spannungen sind U(b,c) > 0 und U(b,e) > 0.

Im Normalbetrieb ist es ja kurz beschrieben so:

1) Basis-Emitter PN-Übergang ist auf "Durchlass" geschaltet. 2) Basis-Kollektor PN-Übergang ist gesperrt. 3) Elektronen werden vom Emitter in die dünne, schwach dotierte Basis gesendet und "geraten" in das elektrische Feld des ladungsträgerfreien Basis-Kollektor PN-Übergangs und werden von diesem zum Kollektor gezogen.

Frage(n) Falls ich das soweit richtig verstanden habe, kann mir einer erklären, wie dies im Sättungbetrieb physikalisch vorgeht? (Beide PN-Übergänge auf Durchlass => Diffusionsstrom an beiden PN-Übergängen? Dann sehe ich 'Löcherstrom' von der Basis zum Kollektor und 'Löcherstrom' von der Basis zum Emitter... macht das Sinn? wie fließt der Strom vom Kollektor zum Emitter?)

Dazu habe ich noch ein kleines Verständnissproblem mit den Begriffen Minoritätsträger und Majoritätsträger. Im P-Substrat sind Löcher und im N-Substrat Elektronen Majoritätsladungsträger. Nun steht in einer Beschreibung eines Transistors(Normalbetrieb): "Die vom Emitter an die Basis ausgesendeten Majoritätsträger (Elektronen) werden in der Sperrschicht (Basis-Kollektor) zu Minoritätsträgern." Aber sind diese Elektronen nicht nur in dem Teil der Sperrschicht Minoritätträger, die zur Basis (P-Substrat) gehört oder was hab ich da nicht verstanden? Und wieso sind Minoritätsträger in einer Sperrzone frei beweglich?

Vielen Dank schon mal, falls mir hier jemand etwas Klarheit reinbringen könnte. Die Fragen sind vielleicht etwas unübersichtlich, daher nochmal kurz:

1) Wie kann ich mir den Sättigungsbetrieb im Bipolartransistor physikalisch vorstellen 2) Bedeutung der Begriffe Majoritätsladungsträger/Minoritätsladungsträger im Transistor

Grüsse, Stefan

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Stefan Oedenkoven
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"Stefan Oedenkoven" schrieb im Newsbeitrag news:d8234c$ts2$00$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

Du glaubst auf Grund des verwendeten Modells vermutlich:

Von Basis nach Emitter liegt eine Diode und es fliesst nur Strom, wenn die Spannung an der Basis ca. 0.7V hoeher geht, als am Emitter. Nun denkst du, das die Spannung am Collektor zumindest hoeher sein muss, als die Spannung an der Basis, liegt doch die Basisschicht zwischen Emitter und Collektor, so wie hier,

Collector ??? (mehr als 0.7V.....) Basis 0.7V Emitter 0V

Aber Dotierung aendert die 'Spannung' der Schicht. Das ist wohl ein besseres Modell. Es ist so, als ob zwischen dem Basisanschluss des Transistors und der Schicht im Transistor eine kleine Batterie eingebaut ist, die -0.7V hat. Also liegt die Spannung (das Potential) an der Bais immer 0.7V tiefer, als du denkst. Versuchs mit der Vorstellung von Potentialen:

C B E

--- ---

---

Die Basis ist anders dotiert als Emiter und Collector, wenn alle Anschluesse des Transistors an 0V liegen, ist die Basis 0.7V negativer.

Collector ??? Basis aussen 0V innenn -0.7V Emitter 0V

Den Collektor schliesst du zwar meist an eine hohe Spannung an

C B E

--


      ---

   ---

aber Strom fliesst erst, wenn du die Basis auf das Potential
des Emitters anhebst, 'die Stufe zwischen Basis und Emitter wegmachst'.


 C  B  E
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MaWin

Hi MaWin,

physikalisch

Das mit den Potentialen ist ja eine schöne Erklärung, aber physikalisch ist mir das leider nicht ganz klar. Nach der Diffusion an den P-N Übergängen müßten die Potentialdifferenzen doch wie folgt aussehen (alle Kontakte offen):

C B E _ _ ____/ ____ \____ _/ \_

In der Nähe der Übergänge jeweils Potentialanhebung/bzw. absenkung durch Diffusion mit Ladungsträgern von der Nachbarschicht. Aber dieses Potential kann doch nicht über eine ganze Schicht gleich sein, da sich ein elektrisches Feld während der Ladungsträgerdiffusion aufbaut, das eben dieser entgegenwirkt.

Vielleicht bin ich jetzt auch komplett bescheuert - aber vielleicht hilfst du mir den physikalischen Bezug zu deinem Modell zu finden?

Gruss, Stefan

Reply to
Stefan Oedenkoven

"Stefan Oedenkoven" schrieb im Newsbeitrag news:d875r7$dal$05$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

Na ja, wie bei jedem Modell halt bloss ein Modell.

Noe.

Das ist zwar auch ein Modell, aber fuer einen anderen Effekt Raumladungszone.

Denk mal an Thermospannungen.

Kabel aus Kupfer verknotet mit Kabel aus Eisen.

+--Kupfer--+ | | = = | | +--Eisen---+

Macht man nun eine Seite heiss, die andere bleibt kalt, fliesst Strom, weil an der Kontaktstelle = eine Thermospannug auftritt.

Macht man beide Seiten heiss, ist das Potential im Eisen anders als im Kupfer, an beiden Verbindungsstellung entstehen Thermospannungen, aber es flieyst kein Strom, weil die Thermospannung am einen Ende genau gleich gross und gleich gepolt ist wie die Spannung an der anderen Seite.

Es gibt also verschiedene Metalle mit verschiedenem Potential, die sogar nebeneinader existieren koennen ohne das Strom fliesst oder sich die Differenz sonstwie abbaut.

Nun denke das Kupfer waere P-dotiertes Silizium und das Eisen waere N dotiertes Silizium. Also koennen zwei Schichten unterschiedlich dotierten Schichten Siliziums mit unterschiedlichem Potential, doch im Transistor existieren. Die Anschluesse des Transistor aus Kupfer haben aber doch alle dasselbe Potential. Nach aussen ist keine Spannung messbar, weil die verscheidene dotierten Siliziumschichten eben genau ausgleichende 'Thermospannung'/Potentialunterschiede zu den Kontakten haben wie oben.

Ich denke also schon, das das Modell vorstellbar ist und bei der Erklaerung hilft.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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MaWin

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