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2.1 Eingangskennlinienfeld
Zwischen Basis und Emitter liegt ein pn-Übergang, der in Durchlassrichtung geschaltet ist. Die Kennlinie müsste also Ähnlichkeit haben mit der Durchlasskennlinie einer Diode. Das ist auch der Fall. Für Siliziumtransistoren ergibt sich eine Schwellspannung von ca. 0,7V.
Der Anstieg der Kennlinie in einem bestimmten Kennlinienpunkt A (Arbeitspunkt) ergibt den differentiellen Eingangswiderstand rBE in diesem Kennlinienpunkt.
(für UCE konstant)
Der Zusatz "für UCE konstant" besagt, dass die Tangente an einer für konstante Kollektor-Emitter-Spannung geltenden Kennlinie anliegt. Ändert man die Größe der Kollektor-Emitter-Spannung, so verschiebt sich die Kennlinie etwas.
Ein Verfahren zur Berechnung von Transistorschaltungen baut auf der Vierpoltheorie auf. Man benötigt für Rechnungen nach diesem Verfahren die Vierpolparameter, die das Signalverhalten eines Transistors kennzeichnen. Der Vierpolparameter h11 entspricht dem differentiellen Eingangswiderstand rBE.
h11 = rBE
2.2 Ausgangskennlinienfeld
Ausgangsgrößen sind der Kollektorstrom IC und die Kollektor-Emitter-Spannung UCE. Es gibt den Zusammenhang zwischen Kollektorstrom und Kollektor-Emitter-Spannung bei verschiedenen Basisströmen an. Jede Kennlinie gilt für einen bestimmten Basisstromwert, der während der Aufnahme der Kennlinie konstant gehalten werden muss.
Der Anstieg der Kennlinie in einem bestimmten Arbeitspunkt A ergibt den differentiellen Ausgangswiderstand rCE in diesem Arbeitspunkt.
(für IB konstant)
Der differentielle Transistor-Ausgangswiderstand rCE hat ebenfalls wie der differentielle Transistor-Eingangswiderstand eine Entsprechung zu einem Vierpolparameter. Der Vierpolparameter h22 entspricht dem Kehrwert des Ausgangswiderstandes des Transistors.
h22 wird auch differentieller Ausgangsleitwert genannt.
2.3 Stromsteuerungskennlinienfeld
Es gibt den Zusammenhang zwischen Kollektorstrom und Basisstrom an. Jede Kennlinie gilt genau nur für eine bestimmte Kollektor-Emitter-Spannung.
Die für einen bestimmten Arbeitspunkt geltende schon erwähnte Gleichstromverstärkung B, auch Kollektorstrom-Basisstrom-Verhältnis genannt, kann aus dem Kennlinienfeld entnommen werden.
Der Abstieg der IC-IB-Kennlinie in einem bestimmten Arbeitspunkt A ergibt den differentiellen Stromverstärkungsfaktor β in diesem Arbeitspunkt.
(für UCE konstant)
Der differentielle Stromverstärkungsfaktor entspricht dem Vierpolparameter h21.
h21 = β
2.4 Rückwirkungskennlinienfeld
Eine Vergrößerung der Kollektor-Emitter-Spannung UCE führt zur Vergrößerung der Spannungen UCB und UBE, da UCE = UCB + UBE ist. Die Erhöhung der Ausgangsspannung UCE und selbstverständlich auch ihre Verminderung wirken also auf die Eingangsspannung UBE zurück.
Die Rückwirkung vom Ausgang auf den Eingang ist sehr unerwünscht. Der Zusammenhang zwischen UBE und UCE wird durch das Rückwirkungs-Kennlinienfeld gegeben.
Die Kennlinien verlaufen bei modernen Transistoren sehr flach. Das bedeutet, die Rückwirkung von UCE auf UBE ist gering. Ein Maß für die Rückwirkung ist der differentielle Rückwirkungsfaktor D. Der Anstieg der UBE-UCE-Kennlinie in einem bestimmten Arbeitspunkt ergibt den differentiellen Rückwirkungsfaktor D in diesem Arbeitspunkt.
(für IB konstant)
Der differentielle Rückwirkungsfaktor D entspricht dem Vierpolparameter h12.
h12 = D
Steilheit
Sie wird anhand der Übertragungskennlinie beschrieben, welche eine Zusammensetzung der Stromsteuerungskennlinie und der Eingangskennlinie ist.
Die Steilheit S wird charakterisiert als Änderung des Kollektorstroms IC als Folge einer Änderung der Basis-Emitter Spannung UBE. Aus der Gleichung
S=
folgt die für den Bipolartransistor fundamentale Beziehung durch Differenzieren.
IC= ICS*eUBE/UT |nach UBE differenzieren S= ΔIC/ ΔUBE = 1/UT * ICS*eUBE/UT=IC/UT
ICS . Kollektorsperrstrom
UT . Temperaturspannung (~27mV)
Die Steilheit S ist also abhängig vom Kollektorstrom IC im Arbeitspunkt und unabhängig von den individuellen Eigenschaften des jeweiligen Bipolartransistors. Man benötigt also kein Datenblatt zur Berechnung der Steilheit S.
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