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Sättigung eines Transistors


Oft taucht auch der Ausdruck Sättigung oder Übersteuerung eines Transistors auf. Was es damit auf sich hat wird hier kurz berschrieben.



Wann ist ein Transistor gesättigt?

Betrachten wir dazu noch einmal die folgende Beispielschaltung:


transistor3a.gif

Der Transistor als Schalter


Wenn der Transistor offen ist, fällt zwischen Basis und Emitter eine Spannung von etwa 0,7 Volt ab. Bei einer Betriebsspannung von 9 Volt bleiben damit an der Basis 8,3 Volt übrig. Zusammen mit dem Wert von R1 können wir den Basisstrom ausrechnen:


transistor10.gif

Der Basisstrom beträgt etwa 177 µA. Der Kollektorstrom wird durch den Widerstand R2 bestimmt. Nehmen wir eine UCE Restspannung von 0,5 Volt und eine Spannung für die Leuchtdiode von 2 Volt an, dann beträgt der Kollektorstrom:


transistor11.gif

Nehmen wir als Beispiel eine Stromverstärkung von 240 an, dann würde der Transistor bei einem Basisstrom von 177 µA einen Kollektorstrom von 42 mA erlauben! Diesen Zustand nennt man Sättigung.

Durch den Widerstand Rc wird der Kollektorstrom hier aber auf 17 mA begrenzt. Mit anderen Worten: Der Basisstrom ist eigentlich zu groß für den vorhandenen Kollektorstrom. Damit ist der Transistor übersteuert.

Wird der Transistor als Schalter eingesetzt, ist eine Sättigung erwünscht, um sicherzugehen das der Transistor auch wirklich durchschaltet. Beim Betrieb als Verstärker ist eine Sättigung auf jeden Fall zu vermeiden, weil dadurch starke Verzerrungen entstehen und das Eingangssignal verändert wird!

Einige kennen vielleicht den Effekt: Wenn man einen Stereoverstärker zu weit aufdreht, beginnt die Musik stark zu verzerren. Das Poti für die Lautstärke liegt ja als Spannungsteiler am Eingang des Verstärkers. Je höher man es aufdreht, desto größer wird auch die Spannung an der Basis des Eingangstransistors und damit auch der Basisstrom. Irgendwann wird der Basisstrom so groß, das der Transistor und auch die nachfolgenden Transistoren gesättigt sind. Damit beginnt der Verstärker dann zu verzerren, weil er übersteuert wird.


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