SRT-Steuerbare Halbleiterbauelemente

[TEC/GM]

Thyristor

Der Thyristor hat drei p-n-Übergänge und drei elektrische Anschlüsse (einer davon zum Steuern). Durch die Ansteuerung mit einem Stromimpuls (zum Beispiel über ein Triggerbauelement wie ein DIAC ...) wird der Thyristor voll leitend. Bei Unterschreiten des Haltestromes IH sperrt der Thyristor wieder vollständig.

Aufbau und Wirkungsweise

Die Wirkungsweise von Halbleiterbauelementen wird am Deutlichsten in der der Widerstandskennlinie:
steiler Verlauf → kleiner Widerstand
flacher Verlauf → großer Widerstand
Strom-Spannungs-Kennlinie:

Aufbau des Thyristors

Die Durchbruchspannung UBr sollte vermieden werden.

Ausnahme: (Gate Turn Off - Thyristor) sperrt mit negativem Stromimpuls am Gate - leitet mit pos. StromimpulsGTO-Thyristor

GTO-Thyristor

Verwendung

  1. steuerbare Gleichrichter
  2. Gleichstromsteller,
  3. Wechselrichter .....

Siehe auch hier

Der Triac

Er ist praktisch eine Fünfschichtdiode (DIAC mit n-Inseln an A1 und A2) mit Steueranschluss G bei A1. Die Wirkung entspricht zweier gegeneinander und parallel geschaltetantiparallel geschalteten Thyristoren. Er ist also für Wechselstrom geeignet.

Triac_Aufbau.GIF

Durch die Ansteuerung mit einem zum Beispiel über ein Triggerbauelement wie ein DIACStromimpuls wird der Triode for Alternating CurrentTRIAC voll leitend.

Triac_Kennlinie.GIF

Verwendung

  1. Phasenanschnittsteuerung
  2. Schwingungspacketsteuerung

Siehe auch hier

Bipolarer Transistor

Funktion

Bipolarer Transistor als Stellwiderstand

Durch Ansteuerung mit einem Basisstrom IB kann der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke verändert werden.

Beachte: Die technische Stromrichtung und die Bewegungsrichtung der Elektronen (freie Ladungsträger oder Minoritätsträger) ist genau entgegengesetzt.

Symbol

Bipolarer Transistor Symbol

Anschlussbezeichnugen und Bedeutung

  1. B......Basis (Steueranschluss)
  2. C......Kollektor
  3. E......Emitter (Masse bzw. Summenpunkt zwischen Steuerstromkreis und Arbeitsstromkreis).

Aufbau des n-p-n Transistors

Bipolarer Transistor Aufbau

Prinzipschaltung des n-p-n Transistors

Bipolarer Transistor Prinzipschaltung

Die Gleichstromverstärkung ist \( B = \frac{I_C}{ I_B } \) für Gleichstrom. Sie bestimmt die Widerstände in der Transistorschaltung über die verwendeten Spannungen → Ohmsches Gesetz.

Der Basisstrom fließt über die Basis-Emitter-Diode des Transistors, ist also bestimmt durch: \( I_B = \frac{0,7 V}{ R_B } \)

Der Collectorstrom fließt über die Collector-Emitter-Strecke des Transistors. Weil der Transisitor "einschalten" soll, ist der Widerstand dieser Strecke gleich Null. In der Praxis muss also ein Kollektorwiderstand dazugeschalten werden. Hier ist das die Lampe mit ihrem RL. Also gilt: \( I_C = \frac{U_B}{ R_L } \)


Kennlinie des n-p-n Transistors

Bipolarer Transistor Kennlinien

in der Eingangskennlinie sehen wir einfach das Kennlinienbild der Gleichstromverstärkung.

Die Ausgangskennlinie zeigt uns eine Art DiodenkennlinieDer Kollektorstrom IC ist abhängig von der Ausgangsspannung UCE. In diesem Feld können praktisch beliebig viele Kennlinien gezeichnet werden. Weil diese Linie immer von einem bestimmten IB abhängt.

Man spricht deshalb auch von einem Ausgangskennlinienfeld.

Weil der IC eigentlich nicht von UCE abhängt, die Kennlinie verläuft ab der Sättigung waagrecht, spricht man beim Transistor von einer Stromquelle.

Beim p-n-p Transistor sind alle Spannungen und Ströme umzupolen.


Unipolarer Transistor

Funktion

Durch Ansteuerung mit einer Spannung am Gate - Anschluss wird der Widerstand der Source-Drain-Strecke verändert.

Unipolarer_Transistor_d (28K)

Symbol Feld-Effekt-Transistors

Unipolarer_Transistor_e (43K)

Anschlussbezeichnugen und Bedeutung

  1. G...... Gate (Steueranschluss)
  2. D...... Drain
  3. S...... Source (Masse bzw. Summenpunkt zwischen Steuerstromkreis und Arbeitsstromkreis).

Aufbau des n-Kanal Feld-Effekt-Transistors

Unipolarer_Transistor_a (44K)

Prinzipschaltung des n-Kanal Feld-Effekt-Transistors

Unipolarer_Transistor_b (36K)

Die Ansteuerung dieses Transistors mit -UGS (beachte die umgekehrte Polung der Batterie) bewirkt ein Abschnüren des Kanals zwischen S und D.

Das funktioniert auch bei extrem kleinen Strömen.




Unipolarer_Transistor_c (81K)

Die Schaltwirkung wird daher nicht als Stromverstärkung sondern als sogenannte Steilheit S angegeben:

\( S = \frac{I_D}{U_{GS}} \)

Die Steilheit S ist der Ausdruck des tan α ("Tangens Alpha") der Steuerkennlinie in einem ganz bestimmten Betriebspunkt (dem Arbeitspunkt AP).

Kennlinie des n-Kanal Feld-Effekt-Transistors

Kennlinie Unipolarer_Transistor