Transistor als Schalter

Hallo!

Wenn du einen Transistor als Schalter verwenden möchtest, dann musst du zuerst wissen, wieviel Strom (Ampere) vom Kollektor zum Emittor fließen werden. Nehmen wir den typischen Fall mit der LED und dem Vorwiderstand. Der Vorwiderstand wird so berechnet, dass der ideale Strom durch die LED fließt. Was bei einer roten Standard-LED so um die 20 mA sind. Dieser Strom fließt auch durch den Transistor -- vom Kollektor zum Emitter.

Um genug Spielraum zu haben, nimmt man dreimal so viel Strom an. Das ist wichtig, dass der Transistor auch wirklich in jedem Fall voll durchschaltet. Das sind also im Fall der LED 60 mA.

In den Datenblättern ist bei Transistoren auch der Verstärkungsfaktor angegeben. Bei TUP-/TUN-Transistoren ist das mindestens 100. Der 2N2222 ist kein TUN-Transistor. Beim 2N2222 ist der Verstärkungsfaktor nur mindestens 35.

Ich nehme jetzt einfach mal den BC547B (achte auf das abschließende "B") als Beispiel. Das Datenblatt für diesen Transistor findest du unter http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/50730/FAIRCHILD/BC547.html

Suche im Datenblatt nach hfe oder Current Gain. Dort findest du diese Werte:

BC547  min: 110; max: 800
BC547A min: 110; max: 220
BC547B min: 200; max: 450
BC547C min: 420; max: 800

Das ist der Stromverstärkungsfaktor. Die Werte können nur in einem Bereich und nicht genau angegeben werden, da sich der Verstärkungsfaktor je nach Stromstärke und Temperatur ändert. Auch sind die Bauteile nie ganz gleich. Manche verstärken mehr und manche weniger. Zum Glück ist für uns nur der minimale Verstärkungsfaktor wichtig, da wir den Transistor nur als Schalter einsetzen möchten.

Der BC547B hat einen minimalen Verstärkungsfaktor (der uns garantiert wird) von 200. Das bedeutet, wenn durch die Basis-Emitter-Strecke 1 mA fließt, dann darf durch die Kollektor-Emitter-Strecke ein Strom von 200 mA fließen. Es darf zwar weniger Strom durch die Kollektor-Emitter-Strecke fließen, aber nicht mehr.

Jetzt muss man das nur noch umgekehrt rum ausrechnen. Weiter oben schrieb ich, dass wir mit unserer LED mit 60 mA rechnen sollten. Wieviel Strom muss durch Basis-Emitter fließen um bei einem Verstärkungsfaktor von 200 zwischen Kollektor und Emitter 60 mA garantieren zu können? 200 mal weniger!

0,06 A / 200 = 0,0003 A

Jetzt müssen wir uns nur noch darum kümmern, dass 0,0003 A von der Basis zum Emitter fließen. Und dafür nehmen wir mal an, dass unser Transistor mit 5 Volt angesteuert wird.

R = U/I = 5 V / 0,0003 A = 16.666 Ohm 

Der nächst niedrigere Widerstand ist 15 kOhm. Es braucht also bei dieser Rechnung einen Basis-Vorwiderstand von 15 kOhm.

LESESTOFF:

• http://www.strippenstrolch.de/1-2-2-der-npn-transistor.html
• http://www.domnick-elektronik.de/elekts1.htm
• http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm

Und hier noch der zugehörige Schaltplan:

mfg Gerold :-)