9.4 Die BE-Diode in Sperrrichtung
Burkhard
Kainka:
Wenn der Emitter eines
NPN-Transistors an eine positivere Spannung als die Basis gelegt wird, sperrt
die BE-Diode. Allerdings gilt das nur bis zu einer gewissen Spannung. Im
Datenblatt des Transistors wird eine maximale Sperrspannung von 5 V angegeben.
Bei einer höheren Spannung im Bereich 7 V bis 9 V beginnt plötzlich ein Strom
zu fließen. Die BE-Diode verhält sich dann wie eine Zenerdiode. Die typische
Durchbruchspannung liegt bei 8 V. Es gibt jedoch erhebliche Streuungen, sodass
man nicht mit Sicherheit vorhersagen kann, ob die LED gerade noch schwach
leuchtet oder nicht.
Jede Diode hat eine Durchbruchspannung, bei der sich die Sperrschicht nicht
weiter ausdehnen kann der Sperrstrom stark ansteigt. Der Aufbau des Transistors
bildet zwar zwei PN-Übergänge, hat aber eine Asymmetrie mit einer besonders
dünnen Emitterschicht. Die Größe der Sperrzone ist daher begrenzt und damit
auch die Sperrspannung.
Schaltungssimulation mit EveryCircuit
Die Schaltungssimulation zeigt, dass – nahezu – die gesamte Betriebsspannung in der Höhe von 9 Volt an der Basis-Emitter-Diode in Sperrrichtung abfällt. Dh die Strecke ist annähernd hochohmig und sperrt, es fließt so gut wie kein Strom in der Reihenschaltung, folgerichtig zeigt auch das Amperemeter 0 Ampere.
Unter
„Range“ unterhalb der Graphenanzeige werden für den Spannungsabfall an der
BE-Diode 79 nV angezeigt, die im Verlauf der Simulation kontinuierlich weniger werden. Das bedeutet,
dass dieser winzige Spannungsbetrag an anderen Bauteilen der Reihenschaltung abfallen
und damit ein Strom fließen muss, der aber so gering ist, dass er vom
virtuellen Amperemeter nicht erfasst wird. Würden die
9 V Betriebsspannung vollständig an der BE-Strecke abfallen, wäre diese ideal
hochohmig und der Sperreffekt wäre 100 Prozent, der Stromfluss daher auch in
den Nachkommastellen 0 Ampere.