9.3 Die BC-Diode in Sperrrichtung

von Andreas Thaler

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Burkhard Kainka:

Im normalen Betrieb eines NPN-Transistors liegt eine positive Spannung am Kollektor. Die BC-Diode sperrt. Der Versuch kann mit dem linken Transistor leicht aufgebaut werden, wenn man den Emitter frei lässt. Wie erwartet fließt kein Strom, die LED bleibt aus.

 

 

Schaltungssimulation mit EveryCircuit

 


Wir haben uns beide gefragt, warum die Simulation ein halbes Millivolt am Kollektor sieht. Wenn die Betriebsspannung vollständig sowohl an der Strecke LED1 - Emitter als auch an der Strecke LED1 – R3 abfällt, dann bleibt doch eigentlich für die 0,5 mV kein Platz mehr  „in der Reihe“? Dazu kommt, dass das simulierte Voltmeter eigentlich unendlich hochohmig ist. In der Realität würde ein Voltmeter wahrscheinlich deutlich weniger als 9 V anzeigen, weil die Durchbruchspannung der BE-Diode meist bei 7 ...8V liegt.


Ergebnisse in LTspice von Jürgen Heisig


LTSpice zeigt diesen Effekt nicht, allerdings steigt die Emitterspannung in ca. 30 Sekunden auf 20mV an. Erst mal erleichtert habe ich dann auch den Rest der Schaltung gecheckt - oh Schreck! An der LED fällt ca. 1 Volt ab - ohne Strom

Solche Effekte liegen nach meiner Erfahrung immer an den Modellen. Ein "offener" Anschluss oder auch ein Relaiskontakt oder Schalter ist für die Simulation wohl unmöglich - mit "unendlich" kann man nicht gut rechnen ...

Simulationen von Relaiskontakten sind daher z.B. NIE wirklich spannungsfrei und daher auch nicht wirklich ein Abbild der Realität. Überhaupt: wenn man eine Schaltung simuliert, deren Funktion man noch nicht durchschaut muss man vorsichtig sein. Man sollte zumindest die Plausibilität der Simulationsergebnisse überprüfen können oder man läuft in viele Fallen ...


BK: Vermutlich kennen die SPICE-Modelle den theoretischen Sperrstrom der Transistoren, der in der Ausgabe auf null abgerundet wird. Aber er lädt anscheinend in der Simulation die Basis-Emitter Kapazität ganz langsam auf. Wenn es bei der LED ähnlich ist, hat die LED-Kennlinie vermutlich beim Transistor-Sperrstrom gerade 1 V. In Wirklichkeit ist alles anders. Schon die Ionen in der Luft können mehr Strom auf einen Draht bringen als den Transistor-Sperrstrom. Und die LED wird sich durch das Umgebungslicht wesentlich stärker aufladen.