Wieso stiegt die Sättigungsspannung bei Halbleiter mit steigender Temperatur

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Wieso stiegt die Sättigungsspannung bei Halbleiter mit steigender Temperatur
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I-need

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Hallo Zusammen

Ich habe hier eine Schaltung vor mir liegen, die bei zunehmender Temperatur immer kritischer wird und schlussendlich nicht mehr Ordnungsgemäß funktioniert.

Konkret handelt es sich um die Sättigungsspannung eines Optokopplers, die mit steigender Temperatur sich ebenfalls zu stark erhöht. Abhilfe fand ich in der Reduktion des Kollektorstromes, dadurch steigt wohl die Übersteuerung und der Transistor schaltet schöner durch.

Meine Vermutung: Die Stromverstärkung sinkt bei steigender Temperatur. Das DB zeigt das auch in einem Graphen der ich zwar nicht ganz verstehe (*), aber soviel ich interpretieren kann zeigt er eine sinkende CTR Kurve bei steigender Temperatur.

Ich möchte nun aber verstehen, wieso das Temperaturverhalten sich so verhält und zwar allgemein von Halbleitern. Mir ist aufgefallen, dass die Sätigunsgspannung als Beispiel auch von normalen Si-Dioden steigt bei einer Temperaturerhöhung. Obwohl man aus der NTC Charakteristik des Halbleiters ein anderes Verhalten erwarten würde. Was mir fehlt sind für mich verständliche Erklärungen dafür. Kann mir da jemand helfen. Auch gern mit guten Skripts zu diesem Thema.

Ein Wikipedia Beitrag diesbezüglich habe ich zwar gefunden, aber weil ich nicht gerade der Mathematik Spezialist bin, verstehe ich diese mathematischen Erklärungen auch nicht.... https://de.wikipedia.org/wiki/Mathe.....gkeit

* der Graph beschreibt in der X-Achse die Temperatur und in der Y-Achse (IC/I) in %
Also irgend ein Verhältnis....aber keine Ahnung wie ich das Verstehen und Ablesen soll....

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BID = 1053341

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Mir ist aufgefallen, dass die Sätigunsgspannung als Beispiel auch von normalen Si-Dioden steigt bei einer Temperaturerhöhung. Obwohl man aus der NTC Charakteristik des Halbleiters ein anderes Verhalten erwarten würde.
Das ist richtig, weil leitfähige Materialien grundsatzlich einen positiven Temperaturkoeffzienten des Widerstands aufweisen.
Das liegt daran, dass die Gitterschwingungen mit zunehmender Temperatur immer stärker werden und die Elektronen stärker daran gestreut und in ihrem freien Flug behindert werden.

Oft wird dieser prinzipiell vorhandene positive Tk aber, z.B durch die bei Halbleitern mit der Temperatur wachsende Zahl thermisch erzeugter Ladungsträger, verdeckt oder sogar überkompensiert.


Zitat :
Die Stromverstärkung sinkt bei steigender Temperatur.
Im Geigentil steigt die Stromverstärkung von Transistoren häufig sogar mit steigender Temperatur, siehe beigefügtes Datenblatt.

Für das mit steigender Temperatur fallende CTR des Optokopplers ist hauptsächlich die mit steigender Temperatur fallende Lichtausbeute der LED verantwortlich.

Weil die LEDs im Betrieb auch merklich altern, sollte man den Eingangsstrom von Optokopplern -im Rahmen einer sicheren Funktion natürlich- möglichst gering halten, und die LED jedenfalls nicht am erlaubten Maximum betreiben. Ein niedriger Ausgangsstrom / hoher Lastwiderstand hilft dabei.
Wenn man den allerdings allzu gross wählt, dauert es evtl zu lange, bis der Phototransistor aus der Sättigung kommt.
Es gibt auch schon lange, ursprünglich von HP und mittlerweile recht preiswert, Optokoppler mit einem eingebauten IC und TTL-Ausgang, die zuverlässig 10 Mbit/s schaffen.
Für noch höhere Geschwindigkeiten, 100Mbit/s und mehr, muss man tiefer in die Tasche greifen und z.B. induktiv gekoppelte Bauteile von Analog Devices verwenden.


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BID = 1053344

I-need

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Beiträge: 273

Vielen Dank soweit, das hilf schon mal weiter. Wie ich die ganze Geschichte nun neu Dimensioniere werde ich noch sehen. Eine Verwendung eines anderen Kopplers bleibt außer Frage.

Trotzdem, wer noch weitere gute Informationen diesbezüglich hat,...gerne gerne...
Das ist ein Thema das mich interessiert und auch für die Zukunft von nutzen sein wird.

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