Co je beta (β) v BJT

V bipolárních tranzistorech je faktor, který určuje úroveň citlivosti zařízení na základní proud, a úroveň zesílení na jeho kolektoru se nazývá beta nebo hFE. To také určuje zisk zařízení.

Jinými slovy, pokud BJT používá relativně vyšší proud k optimálnímu přepínání zátěže kolektoru, pak má nízkou hodnotu b (beta), naopak, pokud je schopen optimálně přepínat jmenovitý kolektorový proud při použití nižšího základního proudu, je jeho beta považována za vysokou.

V tomto článku budeme diskutovat o beta verzi ( b ) a co je hFE v konfiguracích BJT. Najdeme podobnost mezi střídavými a stejnosměrnými betami a pomocí vzorců také dokážeme, proč je faktor beta v obvodech BJT tak důležitý.

Obvod BJT v režim DC Bias tvoří vztah napříč svými kolektorovými a základními proudy I C a já B prostřednictvím volaného množství beta , a je identifikován následujícím výrazem:

b DC = Já C / Já B ------ (3,10)

kde jsou veličiny stanoveny přes konkrétní pracovní bod na charakteristickém grafu.

V obvodech reálných tranzistorů se hodnota beta pro danou BJT může typicky lišit v rozmezí 50 až 400, kde je nejběžnější hodnotou přibližný střední rozsah.

Tyto hodnoty nám poskytují představu o velikosti proudů mezi kolektorem a základnou BJT.

Přesněji řečeno, pokud je BJT zadán s hodnotou beta 200, znamená to, že kapacita jeho kolektorového proudu I C je 200krát více základního proudu I B.

Když zkontrolujete datové listy, zjistíte, že b DC tranzistoru představovaného jako hFE.

V tomto termínu dopis h je inspirován slovem hybrid jako v tranzistoru h Ybridní ekvivalentní střídavý obvod, o tom budeme diskutovat v našich připravovaných článcích. Dolní indexy F v ( hFE ) je extrahován z fráze F zesílení proudem a termín JE je převzato z výrazu common- je mitter v konfiguraci BJT common-emitter.

Když se jedná o střídavý proud nebo střídavé napětí, velikost beta se vyjadřuje takto:

Formálně termín b na C se označuje jako zesilovač společného emitoru a dopředného proudu.

Protože v obvodech společného emitoru se kolektorový proud obvykle stává výstupem obvodu BJT a základní proud funguje jako vstup, zesílení faktor je vyjádřen ve výše uvedené nomenklatuře.

Formát rovnice 3.11 se velmi podobá formátu A a jak jsme probrali dříve oddíl 3.4 . V této části jsme se vyhnuli postupu stanovení hodnoty A a z charakteristických křivek kvůli složitosti měření skutečných změn mezi I. C a já JE přes křivku.

Pro rovnici 3.11 však považujeme za možné ji vysvětlit s určitou jasností a navíc nám také umožňuje najít hodnotu A a z odvození.

V datových listech BJT b a je obvykle zobrazen jako hfe . Zde vidíme, že rozdíl je pouze v písmech fe , které jsou malými písmeny ve srovnání s velkými písmeny, jak se používají pro b DC. I zde se písmeno h používá k identifikaci h jako ve frázi h ekvivalentní obvod ybrid a fe je odvozen z frází F orward current gain and common- je konfigurace pokosu.

Obr. 3.14a ukazuje nejlepší způsob implementace rovnice 3.11 prostřednictvím numerického příkladu se sadou charakteristik, který je opět vytvořen na obr. 3.17.

Nyní se podívejme, jak to můžeme určit b a pro oblast charakteristik identifikovaných pracovním bodem majícím hodnoty I B = 25 μa a V TENTO = 7,5 V, jak je znázorněno na obr. 3.17.

Pravidlo, které omezuje V. TENTO = konstanta vyžaduje, aby svislá čára byla nakreslena tak, aby prořízla pracovní bod ve V TENTO = 7,5 V. Tím se získá hodnota V TENTO = 7,5 V, aby zůstalo konstantní po celou tuto svislou čáru.

Variace v I. B (ΔI B ) jak je patrné v rovnici 3.11 je následně popsán výběrem několika bodů na dvou stranách Q-bodu (pracovního bodu) podél svislé osy, které mají přibližně rovnoměrné vzdálenosti na obou stranách Q-bodu.

Pro indikovanou situaci jsou křivky veličin I B = 20 μA a 30 μA splňují požadavky tím, že zůstávají blízko bodu Q. Ty dále stanoví úrovně I B které jsou definovány bez obtíží místo toho, aby vyžadovaly potřebu interpolace I B úroveň mezi křivkami.

Může být důležité si uvědomit, že nejlepší výsledky se obvykle určují výběrem ΔI B co nejmenší.

Můžeme zjistit dvě veličiny IC v místě, kde jsou dva průsečíky I B a svislá osa se protíná nakreslením vodorovné čáry přes svislou osu a vyhodnocením výsledných hodnot I C.

The b a stanovené pro konkrétní region by pak mohly být identifikovány řešením vzorce:

Hodnoty b a a b dc lze najít rozumně blízko u sebe, a proto je lze často zaměňovat. To znamená, pokud je hodnota b a je identifikován, můžeme být schopni použít stejnou hodnotu pro hodnocení b dc také.

Nezapomeňte však, že tyto hodnoty se mohou u různých BJT lišit, i když jsou ze stejné dávky nebo šarže.

Typicky podobnost v hodnotách dvou bet závisí na tom, jak malá je specifikace I výkonný ředitel je pro konkrétní tranzistor. Menší já výkonný ředitel bude mít vyšší podobnost a naopak.

Protože preferencí je mít nejméně já výkonný ředitel hodnota pro BJT, ukazuje se, že podobnost dvou bet je skutečným a přijatelným výskytem.

Pokud bychom měli charakteristiku, jak je znázorněna na obr. 3.18, měli bychom b a podobné ve všech regionech charakteristik,

Vidíte, že krok já B je nastavena na 10µA a křivky mají stejné vertikální mezery ve všech charakteristických bodech, což je 2 mA.

Pokud vyhodnotíme hodnotu b a v uvedeném bodě Q by přinesl výsledek, jak je uvedeno níže:

To dokazuje, že hodnoty beta a dc bet budou stejné, pokud se charakteristika BJT objeví jako na obr. 3.18. Konkrétně si zde můžeme všimnout, že I výkonný ředitel = 0µA

V následující analýze budeme ignorovat indexy střídavého nebo stejnosměrného proudu pro beta verze, abychom udrželi symboly jednoduché a čisté. Proto pro jakoukoli konfiguraci BJT bude symbol β považován za beta pro výpočty střídavého i stejnosměrného proudu.

O tom jsme již diskutovali alfa v jednom z našich dřívějších příspěvků . Podívejme se nyní, jak můžeme vytvořit vztah mezi alfa a beta použitím základních principů, které jsme se dosud naučili.

Pomocí β = I C / Já B

dostaneme B = Já C / β,

Podobně pro termín alfa také můžeme odvodit následující hodnotu:

α = I C / Já JE a já JE = Já C / α

Proto dosazením a přeskupením podmínek najdeme následující vztah:

Výše uvedené výsledky jsou uvedeny v Obr. 3.14a . Beta se stává zásadním parametrem, protože nám umožňuje identifikovat přímý vztah mezi velikostmi proudů napříč vstupním a výstupním stupněm pro konfiguraci společného emitoru. To lze potvrdit z následujících hodnocení:

Tím končí naše analýza týkající se toho, co je beta v konfiguracích BJT. Pokud máte nějaké návrhy nebo další informace, sdílejte je prosím v sekci komentáře.