Ingenieurwissenschaften Elektrotechnik – Transistoren und Verstärker
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15 KartenWelche drei Anschlüsse hat ein bipolartransistor (BJT) und wie heißen die zugehörigen Ströme?
Rückseite
Emitter (I_E), Basis (I_B), Kollektor (I_C). Der Emitterstrom ist die Summe aus Basis- und Kollektorstrom: I_E = I_B + I_C.
Was versteht man unter dem Stromverstärkungsfaktor B (beta) im Durchlassbetrieb?
Rückseite
B = I_C / I_B im aktiven Bereich. Er gibt an, wie stark der Basisstrom im Kollektorstrom verstärkt wird – typische Werte liegen zwischen 50 und 300.
Welche Bedingung muss für den Durchlassbetrieb eines npn-BJT erfüllt sein?
Rückseite
Basis-Emitter-Strecke in Vorwärtsrichtung (U_BE > ca. 0,7 V), Basis-Kollektor-Strecke in Sperrrichtung (U_BC < 0).
Wie unterscheiden sich MOSFET und BJT in ihrer Steuerung?
Rückseite
BJT ist stromgesteuert (Basisstrom steuert Kollektorstrom), MOSFET ist spannungsgesteuert (Gate-Source-Spannung steuert Drainstrom). Das Gate eines MOSFET zieht nahezu keinen Strom.
Was kennzeichnet den pinch-off-Zustand bei einem n-Kanal-MOSFET?
Rückseite
Bei U_DS > U_GS - U_th verengt sich der Kanal am Drain-Ende bis zur Abriegelung. Der Drainstrom sättigt sich und wird fast unabhängig von U_DS (Sättigungsbetrieb).
Nenne die drei Grundschaltungen des BJT und ihre wesentlichen Eigenschaften.
Rückseite
Basis-Schaltung: hohe Spannungsverstärkung, Phasenumkehr, mittlere Ein-/Ausgangsimpedanz. Emitter-Schaltung (Kollektor-Schaltung): Spannungsfolger, keine Phasenumkehr, hohe Eingangs-, niedrige Ausgangsimpedanz. Basis-Schaltung (Gitterbasisschaltung): Stromverstärkung ca. 1, niedrige Eingangs-, hohe Ausgangsimpedanz.
Wozu dient die Basisvorberechnung (Biasing) bei einem Verstärker?
Rückseite
Sie legt den ruhenden Betriebspunkt (Q-Punkt) im Kennlinienfeld fest, damit das Wechselzeichen unverzerrt verstärkt wird – also symmetrisch um den Arbeitspunkt schwingen kann.
Wie berechnet man den thermischen Spannungswert U_T bei Raumtemperatur (300 K)?
Rückseite
U_T = k * T / q ≈ 25,85 mV bei 300 K. Er beschreibt die Temperaturabhängigkeit der pn-Übergänge und taucht in der Shockley-Diodengleichung auf.
Was ist der Early-Effekt beim BJT und wie wirkt er sich auf die Ausgangskennlinie aus?
Rückseite
Durch Basenbreitenmodulation verschiebt sich der Kollektorstrom mit U_CE – die Ausgangskennlinien haben eine positive Steigung im aktiven Bereich. Die Early-Spannung V_A quantifiziert diesen Effekt.
Welche Kleinsignalparameter bestimmen das π-Ersatzschaltbild eines BJT?
Rückseite
Transkonduktanz g_m = I_C / U_T, Basis-Emitter-Widerstand r_π = B / g_m, Kollektor-Emitter-Widerstand r_o = V_A / I_C (Early-Widerstand).
Wie lautet die Spannungsverstärkung einer Basis-Schaltung (Common Emitter) mit Kollektorwiderstand R_C?
Rückseite
v_out / v_in ≈ -g_m * (R_C || R_L) bei vernachlässigbarem Early-Effekt. Das Minuszeichen zeigt die 180°-Phasenumkehr an.
Was unterscheidet Klasse-A, -B und -AB-Endstufen?
Rückseite
Klasse A: Durchflusswinkel 360°, hoher Ruhestrom, geringster Klirrfaktor, schlechter Wirkungsgrad (≤ 25 %). Klasse B: 180°, kein Ruhestrom, Crossover-Verzerrungen, Wirkungsgrad bis 78,5 %. Klasse AB: Kompromiss mit geringem Ruhestrom.
Welche Funktion hat ein Stromspiegel (Current Mirror) in integrierten Schaltungen?
Rückseite
Er kopiert einen Referenzstrom in einen oder mehrere Ausgangsströme, weitgehend unabhängig von Versorgungsspannung und Temperatur – Basis für Biasing und Active Loads.
Wie wirkt sich der Miller-Effekt auf die Grenzfrequenz eines Verstärkers aus?
Rückseite
Der Gate-Drain- bzw. Basis-Kollektor-Kapazität wird durch die Spannungsverstärkung multipliziert (C_Miller = C_gd * (1 - A_v)). Dies dominiert oft die obere Grenzfrequenz und begrenzt die Bandbreite.
Was versteht man unter der Übergangs-frequenz f_T eines Transistors?
Rückseite
Frequenz, bei der der Betrag der Stromverstärkung (BJT) oder der Stromverstärkung (MOSFET) auf 1 abfällt. Sie ist ein Maß für die maximale Schaltgeschwindigkeit des Bauelements.