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- Grundlagen Elektronenverteilung auf Atomschalen 1-
- Elementarladung 1-
- Elektronen in einer Ladungsmenge 1-
- Atommasse und –abmessungen 1-
- Elektronenleitung in Metallen 1-
- Widerstandberechnung mit spezifischem Widerstand 1-
- mit spezifischer Leitfähigkeit 1-
- Grundformeln Kreisfläche, Einheiten der Arbeit (Energie) 1-
- Spezifische Leitfähigkeit wichtige Materialien 1-
- Eigenleitfähigkeit von Halbleitern 1-
- Elektronenablenkung im elektrischen Feld 1-
- Grundlagen Geschwindigkeit eines Elektron im Vakuum 1-
- Daten von Dioden BAY 18 und 1N4148 1-
- differenzieller Widerstand einer Diode 1-
- Spannung Definition 1-
- Scheitelwert 1-
- Spitze-Spitze-Wert 1-
- Arithmetischer Mittelwert 1-
- Effektivwert 1-
- Gleichrichterschaltungen M1-Schaltung (Einweg) 1-
- M2-Schaltung (Zweiweg-Mittelpunkt) 1-
- B2-Schaltung (Zweiweg-Brücken) 1-
- Glättung Berechnung Bauteile 1-
- Glättungsfaktor 1-
- Stabilisierungsfaktor 1-
- E-Reihe E6, E12 und E24-Reihe 1-
- Zener-Diode Berechnung 1-
- Transistor Darstellung normal und Ersatzschaltbild 1-
- Darstellung als Vierpol 1-
- Kennlinienfeld 1-
- Berechnungen am Transistor 1-
- Regeln für Wechselstrom-ESB 1-
- Arbeitspunkteinstellung Basis-Spannungsteiler 1-
- Stabilisierung des Arbeitspunktes Stromrückkopplung 1-
- Spannungsrückkopplung 1-
- NTC-Rückkopplung 1-
- Emitterschaltung Schaltbild 1-
- Eigenschaften 1-
- Wechselstrom-ESB 1-
- Oszillogramme 1-
- Kollektorschaltung Schaltbild 1-
- Eigenschaften 1-
- Wechselstrom-ESB 1-
- Oszillogramme 1-
- Basisschaltung Schaltbild 1-
- Eigenschaften 1-
- Wechselstrom-ESB 1-
- Basisschaltung Oszillogramme 1- Thema Bereiche Seite
- H-Parameter für Transistor Berechnungen 1-
- Wechselstrom-ESB für Transistor Berechnung und Darstellung 1-
- Transistor als Schalter Schaltbild 1-
- Berechnungen 1-
- Kennlinie 1-
- Transistor und Induktivität Schaltbild 1-
- Signalverlauf 1-
- Kennlinie 1-
- Transistor und Kondensator Schaltbild 1-
- Signalverlauf 1-
- Kennlinie 1-
- Schaltzeiten von Transistoren Signalverläufe 1-
- Feldeffekttransistoren Übersicht 1-
- J-FET (selbstleitend) Funktionsprinzip 1-
- Ansteuerung 1-
- Funktionsweise 1-
- Kennlinien 1-
- MOS-FET (selbstleitend) Funktionsprinzip 1-
- Ansteuerung 1-
- Funktionsweise 1-
- Kennlinien 1-
- MOS-FET (selbstsperrend) Funktionsprinzip 1-
- Ansteuerung 1-
- Funktionsweise 1-
- Kennlinien 1-
- Steuerkennlinie eines FET Kennlinie 1-
- Steilheit S eines FET Berechnungen,typische Werte der FET-Typen 1-
- typische Werte der FET-Typen 1-
- Ausgangskennlinie eines FET Kennlinie 1-
- Source-Schaltung Schaltbilder 1-
- Wechselstrom-ESB 1-
- Berechnungen 1-
- Drain-Schaltung Schaltbilder 1-
- Gate-Schaltung Schaltbilder 1-
- Wechselstrom-ESB 1-
- Berechnungen 1-
Widerstandsberechnung mit spezifischem Widerstand und spezifischer Leitfähigkeit:
A
l R
R
l A
R A
l
l
R • A
R = Widerstand in Ohm
ρ = spezifischer Widerstand ( Rho ) in cm
m
mm = Ω
Ω •^2 − 4
l = Länge in m A = Querschnittsfläche in mm 2
χ = spezifische Leitfähigkeit in 2
mm
m Ω •
Rho kann auch noch anders berechnet werden:
n • e • b
n = Elektronendichte ( Anzahl / cm 3 ) e = Elementarladung
b = Elektronenbeweglichkeit = elektrischeFeldstärke
Geschwindigkeit in Vs
cm
cm
V
s
cm 2 =
Grundformeln:
A = r^2 • π
d r = 4
d A (^) 1 Nm = 1 Ws = 1 J = 1 VAs
Spezifische Leitfähgkeit:
Spezifische Leitfähigkeit von Kupfer: (^56 ) mm
m
χ Cu = Ω•
Spezifische Leitfähigkeit von Silber: (^62 ) mm
m
χ Ac = Ω•
Spezifische Leitfähigkeit von Gold: (^48 ) mm
m
χ Au = Ω•
Spezifische Leitfähigkeit von Alu: (^36 ) mm
m
χ Al = Ω•
Eigenleitfähigkeit von Halbleitern bei 20 °C:
Spezifische Leitfähigkeit von Silizium: 5 0 , (^51092) 2 10
mm
m cm Si Ω•
Spezifische Leitfähigkeit von Germanium: 1 2 , (^51062) 4 10
mm
m cm Ge Ω•
Hervorgerufen durch Wärmeschwingung (freigeschlagen, zurückgesprungen), Oberflächenleitfähigkeit (Außen fehlt Bindungselektron) und Restverunreinigungen. Bei Silizium: Bei Erhöhung von Temperatur um 10 K steigt die Leitfähigkeit um das 3- fache !! ⇒ Heißleiter = NTC
Elektronenablenkung im elektrischen Feld:
F = E • Q E
F
Q =
F = Ablenkkraft in N
E = elektrische Feldstärke in m
V
Q = Ladung in As oder C (Coloumb)
Elektronenablenkung im magnetischen Feld:
F = B • I • l I l
F
B
B l
F
I
B I
F
l
oder
F = B • v • Q v Q
F
B
B Q
F
v
B v
F
Q
F = Ablenkkraft in N
B = magnetische Induktion in (^2) m
Vs
I = Stromstärke in A l = wirksame Stromfadenlänge im Feld
v = Geschwindigkeit in s
m
Q = Ladung in As oder C
Grunddaten von Halbleitern:
Diode BAY 18: I (^) F = 10mA UR = 10 V I (^) R = 0,1 mA t (^) rr = 0,1 μs
Diode 1N4148: I (^) F = 10mA UR = 6 V I (^) R = 1 mA t (^) rr = 4 μs
Differenzieller (Wechselstrom-) Widerstand einer Diode:
i
u r ∆
r
u i
∆ = ∆ u = r • ∆ i
r = differenzieller (Wechselstrom-) Widerstand ∆u = Spannungsänderung der Tangente an den Arbeitspunkt ∆i = Stromänderung der Tangente an der Arbeitspunkt
je kleiner r desto besser ist die Diode ⇒ wenig Verlustleistung an der Diode
Spannungen:
û
uss
Scheitelwert einer Spannung = maximaler Wert bezogen auf 0V Bezeichnung: û = umax = Amplitude = u (^) s
Spitze-Spitze-Wert einer Spannung = Wert zwischen Maxima und Minima Bezeichnung: u (^) ss = û + |-û| = 2 • û
Arithmetischer Mittelwert einer Spannung = Differenz der Flächen über und unter der Zeitachse. Muß bei reinen Wechselspannungen immer 0 sein !! Bezeichnung: UAV
Effektivwert einer Spannung = Wert der Spannung, die benötigt wird, um die selbe Leistung aufzubringen wie eine gleich große Gleichspannung. Bezeichnung: Ueff
Formel:
- bei Sinus: û = 2 • Ueff U (^) eff = • û 2
- bei Dreieck: û = 3 • Ueff U (^) eff = • û 3
Augenblickswert oder Momentanwert = Wert der Spannung bei einer bestimmten Zeit in einer Periode. Bezeichnung: u (^) t , umom , uα
Glättung:
L Br Br
L (^) R f u
u C
L L Br
Br (^) R C u
u f
L Br L
Br (^) R f C
u u
L Br Br
L (^) C f u
u R
u ˆ = CL • RL • fBr • ∆ uBr
CL = C1 = Glättungskondensator û = û 2 = Scheitel- oder Spitzenspannung vor der Glättung RL = R2 = Lastwiderstand f (^) Br = Frequenz der Spannung ∆u (^) Br = ∆u 3 = Brummspannung nach der Glättung
Glättungsfaktor:
Br
Br u
u u
u G 3
2 3
= G immer ≥ 1, je größer G, desto besser
∆u 2 = u (^) 2Br = Brummspannung vor der Glättung ∆u 3 = u (^) 3Br = Brummspannung nach Glättung
Stabilisierungsfaktor:
Br m
Br m u U
u U S 3 2
2 3
= (^) S immer ≥ 1, je höher S, desto besser
u (^) 2Br = Brummspannung vor der Stabilisierung U2m = Gleichspannungsanteil vor der Stabilisierung u (^) 3Br = Brummspannung nach Stabilisierung U3m = Gleichspannungsanteil nach der Stabilisierung
E-Reihe:
E6 1,0 1,5 2,2 3,3 4,7 6,
E12 1,0 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,
E
Zener-Diode:
1
1 Z R
Z V (^) I I
U U
R
RV = Vorwiderstand in Ω U 1 = Eingangsspannung in V UZ = Zenerspannung in V I (^) Z = Strom durch die Zenerdiode in A I (^) R1 = Strom durch den Lastwiderstand in A
Z
tot Z (^) U
P
I (^) max= Z max
tot Z (^) I
P
U = Ptot = IZ max• UZ
I (^) Z min = 0 , 1 • IZ max PV = UZ • IZ
min max
1 max min L Z
Z V I I
U U
R
max min
1 min max L Z
Z V I I
U U
R
P (^) tot = Maximale Verlustleistung der Zenerdiode in W P (^) V = Verlustleistung der Diode in W RVmin = Minimaler Vorwiderstand für Funktion im Arbeitbereich der Diode RVmax = Maximaler Vorwiderstand für Funktion im Arbeitbereich der Diode
RV muß zwischen RVmin und RVmax liegen. Wenn angegeben aus der E-Reihe aussuchen.
Berechnungen am Transistor:
Für Gleichstrom gilt:
I C = B • I B
B
C I
I
B =
B
I
I (^) B = C I (^) E = IC + IB Ptot = IC • UCE + IB • UBE
I (^) C = Kollektorstrom; U (^) CE = Kollektor-Emitter-Spannung I (^) B = Basisstrom ; UBE = Basis-Emitter-Spannung I (^) E = Emitterstrom B = Verstärkungsfaktor P (^) tot = maximale Verlustleitstung
Für Wechselstrom gilt:
∆ I C =β • ∆ I B
B
C I
I
C B
I
I
BE
CE U U
U
v ∆
U
CE BE v
U
U
∆ = ∆ U (^) CE = vU • ∆ UBE
v (^) I = β v (^) P = vU • vI
B
BE BE (^) I
U
r ∆
C
CE CE (^) I
U
r ∆
∆I (^) C = Kollektorstromänderung ∆I (^) B = Basisstromänderung ∆I (^) E = Emitterstromänderung
β = Wechselstromverstärkung
vI = Wechselstromverstärkung vU = Wechselspannungsverstärkung vP = Leistungverstärkung für Wechselspannung ∆UCE = Kollektor-Emitter-Spannungsänderung ∆UBE = Basis-Emitter-Spannungsänderung rBE = Wechselstromwiderstand des Eingangs ( Basis-Emitter-Strecke ) rCE = Wechselstromwiderstand des Ausgangs ( Kollektor-Emitter-Strecke )
Wechselstromersatzschaltbilder: (~ESB)
Vorgaben:
- Gleichspannungsquellen: Wirken für hohe Frequenzen wie ein Kurzschluß. f ↑ ⇒ xC ↓
- Kondensatoren: Wirkt auch wie ein Kurzschluß für Wechselspannung. f ↑ ⇒ xC ↓
- Spulen: Stellen für hohe Frequenzen einen hohen Widerstand dar. Ideal → ∞
- Sonstige Zweipole: Wirken normal
Arbeitspunkteinstellung beim Transistor:
Basisspannungsteiler: ⇒ Spannungsprägung
I B
I
q = n =^2 I (^) 2 = n • IB n
I
I B =^2
I 1 = ( n + 1 ) • IB
1
n
I
I B
E
C R
R
m =
( ) B
b BE b BE n I
U U
I
U U
R
111 B
BE n I
U
R
B
b CE C
b CE C (^) B I
U U
I
U U
R
q = n = Querstromverhältnis (2 .... 10 ; 10 = beste Spannungseinstellung) I 1 = Strom durch Widerstand R 1 I 2 = Strom durch Widerstand R 2 I (^) B = Basisstrom Ub = Betriebsspannung UBE = Basis-Emitterspannung UCE = Kollektor-Emitterspannung B = Verstärkungsfaktor R 1 , R 2 = Basisspannungsteiler m = Verhältnis von Kollektorwiderstand zu Emitterwiderstand
Basisvorwiderstand: ⇒ Stromprägung
B
b BE b (^) I
U U
R
B
b CE C
b CE C (^) B I
U U
I
U U
R
Rb = Basisvorwiderstand
Emitterschaltung:
Eigenschaften:
Phasendrehung des Signales: 180° vI = groß (100 ... 200) vU = groß vP = vI • vU = sehr groß
⇒ Einsatz als Leistungsverstärker
Wechselstromersatzschaltbild: (~ESB)
Oszillogramme der Emitterschaltung:
Vor Ck1 (Eingang):
Nach Ck1:
Vor Ck2:
Nach Ck2 (Ausgang):
Oszillogramme der Kollektorschaltung:
Vor Ck1 (Eingang):
Nach Ck1:
Vor Ck2:
Nach Ck2 (Ausgang):
Basisschaltung:
Eigenschaften:
Phasendrehung des Signales: 0° vI ≤ 1 vU = groß (100 ... 200) vP = vI • vU = groß
⇒ Einsatz als HF-Verstärker
Wechselstromersatzschaltbild: (~ESB)
