Wann scheint BJT aus zwei Dioden zu bestehen?

Ein Bipolar Junction Transistor (BJT) scheint aus zwei Dioden zu bestehen, wenn man seine Struktur und seine elektrischen Eigenschaften untersucht. Ein BJT besteht im Wesentlichen aus der Kombination zweier Dioden, der Basis-Emitter-Diode und der Basis-Kollektor-Diode, die sich einen gemeinsamen Bereich, die Basis, teilen. Diese Eigenschaft lässt sich im Detail erklären:

  1. Struktur eines BJT:
    • Ein BJT besteht aus drei Halbleiterschichten: Emitter, Basis und Kollektor. Bei einem NPN-BJT sind die Schichten als Emitter vom N-Typ, Basis vom P-Typ und Kollektor vom N-Typ angeordnet. Umgekehrt sind bei einem PNP-BJT die Schichten als Emitter vom P-Typ, Basis vom N-Typ und Kollektor vom P-Typ angeordnet.
  2. Basis-Emitter-Diode:
    • Die Verbindung zwischen Emitter und Basis bildet eine Diode, die Basis-Emitter-Diode. Bei einem NPN-BJT ist diese Diode eine NPN-Diode, während es sich bei einem PNP-BJT um eine PNP-Diode handelt. Die Durchlassvorspannung dieser Diode ermöglicht den Stromfluss vom Emitter zur Basis.
  3. Basis-Kollektor-Diode:
    • Die Verbindung zwischen Basis und Kollektor bildet die Basis-Kollektor-Diode. Bei einem NPN-BJT ist diese Diode eine PNP-Diode und bei einem PNP-BJT eine NPN-Diode. Die Sperrvorspannung dieser Diode verhindert einen erheblichen Stromfluss zwischen Basis und Kollektor.
  4. Vorwärtsvorspannung des Emitter-Basis-Übergangs:
    • Um den NPN-BJT zu betreiben, wird eine positive Spannung an den N-Typ-Emitter und eine negative Spannung an die P-Typ-Basis angelegt. Dadurch wird die Basis-Emitter-Diode in Durchlassrichtung vorgespannt, sodass Elektronen vom Emitter zur Basis fließen können.
  5. Umgekehrte Vorspannung der Kollektor-Basis-Verbindung:
    • Gleichzeitig wird der Kollektor an eine positivere Spannung angeschlossen als die Basis, wodurch eine Sperrspannung an der Basis-Kollektor-Diode entsteht. Diese Sperrvorspannung verhindert einen erheblichen Stromfluss zwischen Basis und Kollektor.
  6. Betrieb in der aktiven Region:
    • Die Vorwärtsvorspannung der Basis-Emitter-Diode und die Rückwärtsvorspannung der Basis-Kollektor-Diode führen zum Betrieb des BJT in seinem aktiven Bereich. In diesem Bereich verstärkt der Transistor Signale und verhält sich wie ein elektronischer Verstärker oder Schalter.
  7. Gleichartiger Schaltkreis:
    • Das Ersatzschaltbild eines BJT kann als zwei Back-to-Back-Dioden dargestellt werden, die sich einen gemeinsamen Bereich, die Basis, teilen. Diese Darstellung vereinfacht die Analyse von BJT-Schaltkreisen und hilft beim Verständnis ihres Verhaltens.
  8. Transistoreigenschaften:
    • Die Eigenschaften des BJT, wie etwa seine Strom-Spannungs-Beziehungen und Verstärkungseigenschaften, werden durch das Verhalten dieser Dioden bestimmt. Die Basis-Emitter-Diode steuert den Eingangsstrom (Basisstrom), während die Basis-Kollektor-Diode den Ausgangsstrom (Kollektorstrom) beeinflusst.
  9. Analyse in verschiedenen Modi:
    • Abhängig von den Vorspannungsbedingungen und der an die Basis angelegten Spannung kann ein BJT in verschiedenen Modi arbeiten, z. B. im aktiven Modus, in der Sättigung und im Cut-off. Um diese Modi zu verstehen, muss das Verhalten der beiden Dioden innerhalb der BJT-Struktur berücksichtigt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein BJT aufgrund des Vorhandenseins der Basis-Emitter-Diode und der Basis-Kollektor-Diode in seiner Struktur aus zwei Dioden besteht. Die Vorwärts- und Sperrvorspannung dieser Dioden spielt eine entscheidende Rolle für den Betrieb und die Eigenschaften des BJT als Verstärker oder Schalter. Die vereinfachte Darstellung eines BJT als zwei Dioden hilft bei der Analyse und dem Verständnis seines Verhaltens in elektronischen Schaltkreisen.

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