Betrachten Sie einen Basiswiderstand, der die Strommenge steuert, die in den Basisübergang eines Bipolar-Junction-Transistors (BJT) eintritt, damit dieser im Sättigungsbereich leitet. Dieser Widerstand bestimmt den Betrag des Sättigungsstroms Ib (sat), der in den Basisübergang fließt, und steuert den Betrag des Sättigungsstroms Ic (sat), der durch die Kollektor- und Emitterübergänge fließt. Für die harte Sättigung verwenden Ingenieure normalerweise einen hFE-Wert für die Gleichstromverstärkung von 10.

Ein NPN-Transistor benötigt eine positive Spannung am Basisknoten, um eine Last (RL) wie ein Niederspannungsrelais mit einem bekannten Widerstandswert einzuschalten und zu steuern. Bei diesen Arten von Schaltanwendungen müssen sie sich wie ein Schalter verhalten und im Sättigungsbereich vollständig leiten. Für die Leitung in diesem Bereich ist daher ein geeigneter Wert des Basiswiderstandes erforderlich, der für unterschiedliche Eingangsschaltspannungen unterschiedlich ist. In diesem mehrseitigen Abschnitt des Artikels gibt es zwei Taschenrechner, wobei der erste für den Fall gilt, dass der Lastwiderstand bekannt ist, während der zweite für den Fall gilt, dass der Laststrom bekannt ist.

Rechner 1: Berechnen Sie Rb, wenn der Lastwiderstand bekannt ist

Um diesen Rechner verwenden zu können, müssen Sie die Eingangsschaltspannung (Vi), die Versorgungsspannung Vcc und den Lastwiderstand RL kennen.

Rechner 2: Berechnen Sie Rb, wenn der Laststrom bekannt ist

Um diesen Rechner verwenden zu können, müssen Sie die Eingangsschaltspannung (Vi), die Versorgungsspannung Vcc und den Laststrom iL kennen.

hFE- und Kollektorstromtheorie

In der Transistorliteratur gibt es zwei verschiedene Arten von Verstärkungsparametern mit denselben drei Buchstaben. Kleine fall „hfe“ stellt die kleine-signal strom verstärkung oder AC gain, und wir tun nicht verwenden diese parameter, wenn mit der transistor als schalter. Der Parameter „hFE“ stellt die Gleichstromverstärkung dar, und dies ist der zu berücksichtigende Parameter. Bei der Auswahl des hFE-Wertes für Transistorschaltzwecke wählen wir immer die minimale Nennleistung als schlimmsten Fall, da der Transistor im Sättigungsbereich leiten soll. Für die harte Sättigung wählen Ingenieure normalerweise einen Wert von 10.

Denken Sie daran, dass ein Bipolartransistor ein Stromverstärker ist, da eine kleine Menge Strom „Ib“ durch die Basis eine größere Menge Strom „Ic“ steuert, die durch seinen Kollektor fließt. Wie groß dieser Stromfluss ist, hängt von einem Verstärkungsfaktor ab, der als „hFE“ bekannt ist, manchmal auch als Gleichstromverstärkung bezeichnet, und Beta. Daher ist der durch den Kollektor fließende Strom proportional zum Basisstrom multipliziert mit der Verstärkung, wie die folgende Formel zeigt.

Ic = Ib × hFE

Der hFE-Parameter ist jedoch keine Konstante, da ein Transistor viele Nennwerte für verschiedene Kollektorströme Ic haben kann. Studenten finden es oft schwierig, die Beziehung zwischen hFE und Kollektorstrom zu visualisieren. Die obige Grafik zeigt hFE auf der y-Achse und Kollektorstrom auf der x-Achse für einen Allzweck-Transistor. Wie Sie sehen können, nimmt hFE ab, wenn der Kollektorstrom ansteigt.

Verwendung von NPN- und PNP-Transistoren

Es ist wichtig zu beachten, dass es üblich ist, einen NPN-Transistor zu verwenden, wenn die Schaltspannung zum Basisübergang positiv ist. Wenn die Schaltspannung jedoch 0 V oder negativ ist, wird der PNP-Transistor zum Schalten der Last verwendet. Normalerweise hat ein Allzwecktransistor wie der PN2222 eine maximale Kollektorleistung (IC) von 600 mA DC. Wenn Ihre Last mehr Strom benötigt, ist es sinnvoll, Transistoren mit einer größeren IC-Bewertung in Betracht zu ziehen. Ingenieure neigen dazu, Darlington-Transistoren in Fällen zu verwenden, in denen größere Ströme erforderlich sind, um größere Lasten wie Relais und Motoren anzutreiben.

NPN-Transistor	Maximaler Kollektorstrom Ic
PN2222	600 mA Gleichstrom
2N2222	Gleichstrom 800 mA
MPSA13/MPSA14	500 mA Gleichstrom
2N3904/2N3903	Gleichstrom 200 mA

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