Übungsaufgaben zu Transistor als Schalter

1Elektro-/Digitaltechnik\...\Übungen Transistor als Schalter
Stand 31.08.99 Gedruckt am 23.08.2000
Übungsaufgaben zu Transistor als Schalter
Ic
mA
Transistor als Schalter
Aufgabe 1: Ein Schalttransistor liegt über
R C =2.7kΩ an U=12V. Die Gleichstromverstärkung
beträgt B=150. Der Transistor sei bei einem Basisstrom von IB =148µA voll durchgesteuert. Berechnen Sie den Übersteuerungsfaktor ü! (5)
Aufgabe 2: Ein Schalttransistor hat eine Gleichstromverstärkung von B=220. Bei einem Basisstrom von IB =400µA ist der Transistor übersteuert
und hat eine Restspannung von UCERest=0.15V. Der
Übersteuerungsfaktor betägt ü=3.5. Berechnen Sie
für eine Betriebsspannung U=10V
a.) die Schaltleistung P (Leistung am geschalteten
Verbraucher) (0.25W)
b.) die Schaltverlustleistung PV (Leistung, die am
Transistor abfällt) (3.7mW)
Blatt 1 von 1
Alle Kennlinien sind
idealisiert dargestellt!
300
80
250
200
60
C
150
Parameter
UCE =10V
Aufgabe 6: Transistor als Schalter
Geg.: Betriebsspannung U=20V, Ausgangs-Kennlinienfeld, Schaltung
Stufe 1
Stufe 2
a.) Zeichnen Sie
+U
+U
R C =390Ω ins Ausgangskennlinienfeld ein!
R
R
b.) Welche UCE, IC Werte
ergeben sich für
I
I B =100µA? Erläutern
I
Sie, warum dieser
U
Arbeitspunkt beim
Transistor als Schalter
nicht auftreten sollte!
C
40
100
IB
µA
50
20
B
CE
(12.2V, 20mA)
300
200
100
5
IB
µA
10
15
20
UCE
V
IC
mA
0.5
Aufgabe 3: Ein Schalttransistor benötigt bei einer
Steuerleistung von PSt =0.4mW eine Basis-Emitterspannung von UBE=0.7V. Der Transistor hat eine
Gleichstromverstärkung von B=180 und wird mit
ü=4 an U=12V betrieben. Die Kollektor-EmitterRestspannung betägt UCERest=0.08V. Wie groß ist
die Schaltleistung (Leistung die im Verbraucher
umgesetzt wird)? (0.306W)
L
80
0.6U
BE
V
300
60
Aufgabe 5: Schalttransistor BC 109
Aufgabe 4: Transistor-Kennlinien
Alle gesuchten Werte sind aus den Kennlinienfeldern zu entnehmen. Die Betriebsspannung beträgt
U=20V.
a.) Welche Spannung UCE und Strom IC ergeben
sich für IB =0.05mA, 0.2mA und 0.3mA bei
R C1=390Ω? (16mA, 31mA, 50mA)
b.) Ab welchem Basisstrom IB * ändert sich der Collectorstrom IC nicht mehr? Wie groß ist dann der
Übersteuerungsfaktor ü definitionsgemäß?
Alle Kennlinien sind idealisiert dargestellt!
400
40
200
20
µA
100
5
10
15
20
IB
UCE
V
*
c.) Welcher IB =IB ist erforderlich, damit der
Transistor an der Übersteuerungsgrenze ist? Welche UCE=UCERest, IC Werte ergeben sich? (260µA, 0.5V,
50mA)
d.) Welche Spannung UCE und welcher Strom Ic ergibt sich bei zusätzlicher Belastung mit RL =860Ω
(Stufe 2) und IB =0.22mA? (3.2V, 22mA)
e.) Welcher Übersteuerungsfaktor müßte in Stufe1
realisiert werden, damit der Transistor bei dieser
zusätzlichen Belastung an der Übersteuerungsgrenze ist? Welche UCE, IC - Werte ergeben sich?
(200µA, 1)
c.) Welcher Übersteuerungsfaktor ü ergibt sich bei
I B =500µA und RC1=390Ω? (2.5)
d.) IB sei 100µA. Welcher RC2 müßte eingestellt
werden, damit ü=1 wird? (666Ω)
(≈1.8, 0.5V, 72mA)
Der Transistor BC 109 wird als Schalttransistor an U=20V mit
R C =400Ω betrieben. Alle gesuchten Werte sind aus den Kennlinienfeldern zu entnehmen.
a.) Welcher Kollektorstrom fließt bei voll durchgesteuertem
Transistor? Welcher Mindest-Basisstrom IB * muß dabei fließen
(ü=1)? (50mA, 0.25mA)
b.) Welche Spannung UBE benötigt man, um den Transistor mit
ü=2 zu übersteuern (bei RC =400Ω, U=20V)? (0.65V)
c.) Welche Restspannung UCERest fällt am Transistor ab? Geben
Sie Schaltleistung, Schaltverlustleistung und Steuerleistung an!
(0.3V, 0.985W, 15mW, 0.325mW)