Cos'è beta (β) nei BJT

Nei transistor bipolari a giunzione il fattore che determina il livello di sensibilità del dispositivo alla corrente di base e il livello di amplificazione al suo collettore è chiamato beta o hFE. Questo determina anche il guadagno del dispositivo.

In altre parole, se il BJT utilizza una corrente relativamente più elevata per cambiare il carico del collettore in modo ottimale, allora è basso b (beta), al contrario, se è in grado di commutare la corrente nominale del collettore in modo ottimale utilizzando una corrente di base inferiore, il suo beta è considerato alto.

In questo articolo parleremo della beta ( b ) e cos'è hFE nelle configurazioni BJT. Troveremo la somiglianza tra beta ac e dc e dimostreremo anche attraverso formule perché il fattore beta è così importante nei circuiti BJT.

Un circuito BJT in modalità bias cc forma una relazione tra il suo collettore e le correnti di base I C e io B attraverso una quantità chiamata beta , e si identifica con la seguente espressione:

b dc = io C / io B ------ (3.10)

dove le quantità sono stabilite su un punto di lavoro specifico sul grafico delle caratteristiche.

Nei circuiti a transistor reali, il valore di beta per un dato BJT può tipicamente variare entro un intervallo da 50 a 400, dove il valore medio approssimativo è il valore più comune.

Questi valori ci forniscono un'idea dell'ampiezza delle correnti tra il collettore e la base del BJT.

Per essere più precisi, se viene specificato un BJT con un valore beta di 200, significa che la capacità della sua corrente di collettore I C è 200 volte maggiore della corrente di base I. B.

Quando controlli le schede tecniche, scoprirai che il file b dc di un transistor rappresentato come il hFE.

In questo termine la lettera h si ispira alla parola ibrido come in transistor h circuito in ca equivalente ibrido, ne discuteremo di più nei nostri prossimi articoli. I pedici F nel ( hFE ) viene estratto dalla frase f orward-current amplificazione e il termine E è tratto dalla frase comune e mitter in una configurazione a emettitore comune BJT, rispettivamente.

Quando è coinvolta una corrente alternata o una corrente alternata, la grandezza beta viene espressa come mostrato di seguito:

Formalmente, il termine b per c è indicato come fattore di amplificazione della corrente diretta ad emettitore comune.

Poiché nei circuiti a emettitore comune la corrente del collettore diventa tipicamente l'uscita del circuito BJT e la corrente di base agisce come l'ingresso, il amplificazione fattore è espresso come mostrato nella nomenclatura di cui sopra.

Il formato dell'equazione 3.11 assomiglia abbastanza al formato di un e come discusso in precedenza sezione 3.4 . In questa sezione abbiamo evitato la procedura per determinare il valore di un e dalle curve caratteristiche a causa della complessità implicata di misurare i cambiamenti effettivi tra l'I C e io E sopra la curva.

Tuttavia, per l'equazione 3.11 troviamo possibile spiegarla con una certa chiarezza, e inoltre ci permette anche di trovare il valore di un e da una derivazione.

Nelle schede tecniche BJT, b e è normalmente mostrato come hfe . Qui possiamo vedere che la differenza è solo nella scritta del fe , che sono in minuscolo rispetto al maiuscolo usato per b dc. Anche qui la lettera h viene utilizzata per identificare il file h come nella frase h circuito equivalente ibrido, e fe è derivato dalle frasi f guadagno di corrente orward e comune e configurazione mitter.

La Fig. 3.14a mostra il metodo migliore per implementare l'Eq. 3.17 attraverso un esempio numerico, con un insieme di caratteristiche, e questo viene ripetuto nella Fig. 3.17.

Ora vediamo come possiamo determinare b e per una regione delle caratteristiche identificate da un punto operativo avente valori I B = 25 μa e V QUESTO = 7,5 V come mostrato in Fig 3.17.

La regola che limita V QUESTO = costante richiede che la linea verticale sia disegnata in modo tale da tagliare il punto di lavoro in V QUESTO = 7,5 V. Questo rende il valore V QUESTO = 7,5 V per rimanere costante su tutta questa linea verticale.

La variazione in I B (ΔI B ) come evidente nell'Eq. 3.11 viene quindi descritto selezionando una coppia di punti sui due lati del punto Q (punto di lavoro) lungo l'asse verticale aventi distanze approssimativamente uniformi su entrambi i lati del punto Q.

Per la situazione indicata le curve che coinvolgono le grandezze I B = 20 μA e 30 μA soddisfano i requisiti rimanendo vicino al punto Q. Questi stabiliscono inoltre i livelli di I. B che si definiscono senza difficoltà invece di richiedere la necessità di interpolare l'io B livello tra le curve.

Potrebbe essere importante notare che i migliori risultati vengono determinati in genere selezionando ΔI B il più piccolo possibile.

Possiamo scoprire le due grandezze di IC nel punto in cui le due intersezioni di I B e l'asse verticale si interseca tracciando una linea orizzontale attraverso l'asse verticale e valutando i valori risultanti di I C.

Il b e stabilito per la regione specifica potrebbe quindi essere identificato risolvendo la formula:

I valori di b e e b dc possono essere trovati ragionevolmente vicini tra loro e quindi potrebbero essere spesso scambiati. Significato se il valore di b e è identificato, potremmo essere in grado di utilizzare lo stesso valore per la valutazione b dc anche.

Tuttavia, ricorda che questi valori potrebbero variare tra i BJT, anche se provengono dallo stesso lotto o lotto.

Tipicamente, la somiglianza nei valori dei due beta dipende da quanto piccola è la specifica di I Amministratore delegato è per il particolare transistor. I più piccoli Amministratore delegato presenterà una maggiore somiglianza e viceversa.

Poiché la preferenza è avere il minimo io Amministratore delegato valore per un BJT, la dipendenza dalla somiglianza dei due beta risulta essere un evento genuino e accettabile.

Se avessimo la caratteristica che appare come mostrato in Fig. 3.18, avremmo il b e simile in tutte le regioni delle caratteristiche,

Puoi vedere che il passo di I B è impostato a 10µA e le curve hanno spazi verticali identici su tutti i punti caratteristici, ovvero 2 mA.

Se valutiamo il valore di b e al punto Q indicato, produrrebbe il risultato come mostrato di seguito:

Ciò dimostra che i valori dei beta ac e dc saranno identici se le caratteristiche del BJT appaiono come in Fig. 3.18. In particolare, possiamo notare qui che l'I Amministratore delegato = 0µA

Nella seguente analisi, ignoreremo gli indici ac o dc per i beta solo per mantenere i simboli semplici e puliti. Pertanto per qualsiasi configurazione BJT il simbolo β sarà considerato come beta sia per i calcoli ac che dc.

Abbiamo già discusso in merito alpha in uno dei nostri post precedenti . Vediamo ora come possiamo creare una relazione tra alfa e beta applicando i principi fondamentali appresi fino ad ora.

Usando β = I C / IO B

otteniamo io B = I C / β,

Analogamente anche per il termine alpha, possiamo dedurre il seguente valore:

α = I C / IO E , e io E = I C / α

Pertanto sostituendo e riorganizzando i termini troviamo la seguente relazione:

I risultati di cui sopra sono quelli indicati in Fig. 3.14a . Il beta diventa un parametro cruciale in quanto ci consente di identificare una relazione diretta tra le grandezze delle correnti attraverso gli stadi di ingresso e di uscita per una configurazione a emettitore comune. Ciò può essere riconosciuto dalle seguenti valutazioni:

Questo conclude la nostra analisi su cosa è beta nelle configurazioni BJT. Se hai suggerimenti o ulteriori informazioni, condividili nella sezione commenti.