Τι είναι το βήτα (β) σε BJTs

Σε διπολικά τρανζίστορ διασταύρωσης ο παράγοντας που καθορίζει το επίπεδο ευαισθησίας της συσκευής για να βασίσει το ρεύμα και το επίπεδο ενίσχυσης στον συλλέκτη της ονομάζεται βήτα ή το hFE. Αυτό καθορίζει επίσης το κέρδος της συσκευής.

Με άλλα λόγια, εάν το BJT χρησιμοποιεί σχετικά υψηλότερο ρεύμα για να αλλάξει το φορτίο συλλέκτη του βέλτιστα, τότε έχει χαμηλό β (beta), αντίθετα, εάν είναι σε θέση να αλλάξει το ονομαστικό ρεύμα συλλέκτη βέλτιστα χρησιμοποιώντας χαμηλότερο ρεύμα βάσης, τότε το beta θεωρείται υψηλό.

Σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε σχετικά με το beta ( β ) και τι είναι hFE σε διαμορφώσεις BJT. Θα βρούμε την ομοιότητα μεταξύ betas ac και dc, και θα αποδείξουμε επίσης μέσω τύπων γιατί ο παράγοντας beta είναι τόσο σημαντικός στα κυκλώματα BJT.

Ένα κύκλωμα BJT στο λειτουργία προκατάληψης dc σχηματίζει μια σχέση μεταξύ των συλλεκτών και των ρευμάτων βάσης I ντο και εγώ σι μέσω μιας ποσότητας που καλείται βήτα και ταυτίζεται με την ακόλουθη έκφραση:

β δγ = Εγώ ντο / Εγώ Β ------ (3.10)

όπου οι ποσότητες καθορίζονται σε ένα συγκεκριμένο σημείο λειτουργίας στο χαρακτηριστικό γράφημα.

Στα κυκλώματα πραγματικών τρανζίστορ, η τιμή του βήτα για ένα δεδομένο BJT μπορεί συνήθως να κυμαίνεται εντός εύρους 50 έως 400, όπου η κατά προσέγγιση μεσαία περιοχή είναι η πιο κοινή τιμή.

Αυτές οι τιμές μας δίνουν μια ιδέα σχετικά με το μέγεθος των ρευμάτων μεταξύ του συλλέκτη και της βάσης του BJT.

Για να είμαστε πιο ακριβείς, εάν ένα BJT έχει οριστεί με τιμή beta 200, σημαίνει ότι η χωρητικότητα του συλλέκτη ρεύματος I ντο είναι 200 ​​φορές περισσότερο από το ρεύμα βάσης I ΣΙ.

Όταν ελέγχετε τα φύλλα δεδομένων θα βρείτε ότι το β δγ ενός τρανζίστορ που αντιπροσωπεύεται ως hFE.

Σε αυτόν τον όρο το γράμμα η είναι εμπνευσμένο από τη λέξη υβριδικό όπως στο τρανζίστορ η ybrid ισοδύναμο κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, θα συζητήσουμε περισσότερα σχετικά με αυτό στα επερχόμενα άρθρα μας Οι συνδρομητές φά σε ( hFE εξάγεται από τη φράση φά ενίσχυση προς τα εμπρός-ρεύμα και ο όρος ΕΙΝΑΙ λαμβάνεται από τη φράση κοινή- είναι mitter σε διαμόρφωση BJT common-emitter, αντίστοιχα.

Όταν υπάρχει εναλλασσόμενο ρεύμα ή εναλλασσόμενο ρεύμα, το μέγεθος beta εκφράζεται όπως φαίνεται παρακάτω:

Επισήμως, ο όρος β προς την ντο αναφέρεται ως παράγοντας ενίσχυσης common-emitter, forward-current.

Δεδομένου ότι στα κυκλώματα κοινού εκπομπού το ρεύμα συλλέκτη γίνεται συνήθως η έξοδος του κυκλώματος BJT και το ρεύμα βάσης ενεργεί όπως η είσοδος, ενίσχυση ο συντελεστής εκφράζεται όπως φαίνεται στην παραπάνω ονοματολογία.

Η μορφή της εξίσωσης 3.11 μοιάζει αρκετά με τη μορφή του α και όπως συζητήθηκε προηγουμένως ενότητα 3.4 . Σε αυτήν την ενότητα αποφύγαμε τη διαδικασία προσδιορισμού της τιμής του α και από τις καμπύλες χαρακτηριστικών λόγω της πολυπλοκότητας της μέτρησης των πραγματικών αλλαγών μεταξύ του I ντο και εγώ ΕΙΝΑΙ πάνω από την καμπύλη.

Ωστόσο, για την εξίσωση 3.11 βρίσκουμε δυνατό να το εξηγήσουμε με κάποια σαφήνεια, και επιπλέον μας επιτρέπει επίσης να βρούμε την αξία του α και από μια παράγωγο.

Σε φύλλα δεδομένων BJT, β και εμφανίζεται κανονικά ως hfe . Εδώ μπορούμε να δούμε ότι η διαφορά είναι μόνο το γράμμα του Φε , τα οποία είναι με πεζά σε σύγκριση με το κεφαλαίο όπως χρησιμοποιείται για β δγ. Και εδώ το γράμμα h χρησιμοποιείται για την αναγνώριση του η όπως στη φράση η υβριδικό ισοδύναμο κύκλωμα, και Φε προέρχεται από τις φράσεις φά προς τα εμπρός τρέχον κέρδος και κοινό- είναι διαμόρφωση mitter.

Το Σχ. 3.14α δείχνει την καλύτερη μέθοδο εφαρμογής του Εξ. 3.11 μέσω ενός αριθμητικού παραδείγματος, με ένα σύνολο χαρακτηριστικών, και αυτό παράγεται ξανά στο Σχ. 3.17.

Τώρα ας δούμε πώς μπορούμε να προσδιορίσουμε β και για μια περιοχή των χαρακτηριστικών που προσδιορίζονται από ένα σημείο λειτουργίας με τιμές I σι = 25 μa και V ΑΥΤΟ = 7,5 V όπως φαίνεται στο Σχ. 3.17.

Ο κανόνας που περιορίζει το V ΑΥΤΟ = η σταθερά απαιτεί την κατακόρυφη γραμμή που σχεδιάζεται με τρόπο που κόβει το σημείο λειτουργίας στο V ΑΥΤΟ = 7,5 V. Αυτό αποδίδει την τιμή V ΑΥΤΟ = 7,5 V για να παραμείνει σταθερή σε αυτήν την κατακόρυφη γραμμή.

Η διακύμανση στο I σι (ΔΙ σι ) όπως φαίνεται στο Εξ. Το 3.11 περιγράφεται συνεπώς επιλέγοντας μερικά σημεία στις δύο πλευρές του σημείου Q (σημείο λειτουργίας) κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα που έχει περίπου ομοιόμορφες αποστάσεις και στις δύο πλευρές του σημείου Q.

Για την υποδεικνυόμενη κατάσταση οι καμπύλες που αφορούν τα μεγέθη I σι = 20 μA και 30 μΑ πληρούν τις απαιτήσεις παραμένοντας κοντά στο σημείο Q. Αυτά καθορίζουν επιπλέον τα επίπεδα του I σι που ορίζονται χωρίς δυσκολία αντί να απαιτούν την ανάγκη παρεμβολής του I σι επίπεδο μεταξύ των καμπυλών.

Ίσως είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα καλύτερα αποτελέσματα καθορίζονται συνήθως επιλέγοντας ΔΙ σι όσο το δυνατόν μικρότερο.

Μπορούμε να ανακαλύψουμε τα δύο μεγέθη του IC στο σημείο όπου οι δύο διασταυρώσεις του I σι και ο κάθετος άξονας τέμνονται σχεδιάζοντας μια οριζόντια γραμμή κατά μήκος του κάθετου άξονα και αξιολογώντας τις προκύπτουσες τιμές του Ι ΝΤΟ.

ο β και καθορίστηκε για τη συγκεκριμένη περιοχή θα μπορούσε στη συνέχεια να προσδιοριστεί με την επίλυση του τύπου:

Οι τιμές του β και και β Το dc μπορεί να βρεθεί αρκετά κοντά ο ένας στον άλλο, και ως εκ τούτου θα μπορούσαν συχνά να εναλλάσσονται. Σημασία εάν η τιμή του β και έχει εντοπιστεί, ενδέχεται να μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ίδια τιμή για την αξιολόγηση β dc επίσης.

Ωστόσο, να θυμάστε ότι αυτές οι τιμές θα μπορούσαν να διαφέρουν μεταξύ BJT, ακόμη και αν προέρχονται από την ίδια παρτίδα ή παρτίδα.

Συνήθως, η ομοιότητα στις τιμές των δύο betas εξαρτάται από το πόσο μικρή είναι η προδιαγραφή του I Διευθύνων Σύμβουλος είναι για το συγκεκριμένο τρανζίστορ. Μικρότερο εγώ Διευθύνων Σύμβουλος θα παρουσιάσει υψηλότερη ομοιότητα και αντίστροφα.

Δεδομένου ότι η προτίμηση είναι να έχουμε το λιγότερο I Διευθύνων Σύμβουλος αξία για ένα BJT, η εξάρτηση από την ομοιότητα των δύο betas αποδεικνύεται ότι είναι ένα πραγματικό και αποδεκτό γεγονός.

Εάν είχαμε το χαρακτηριστικό να εμφανίζεται όπως φαίνεται στο Σχ. 3.18, θα είχαμε το β και παρόμοια σε όλες τις περιοχές των χαρακτηριστικών,

Μπορείτε να δείτε ότι το βήμα του I σι ορίζεται στα 10 μΑ και οι καμπύλες έχουν πανομοιότυπους κατακόρυφους χώρους σε όλα τα σημεία χαρακτηριστικών, δηλαδή 2 mA.

Εάν αξιολογήσουμε την τιμή του β και στο υποδεικνυόμενο σημείο Q, θα παράγει το αποτέλεσμα όπως φαίνεται παρακάτω:

Αυτό αποδεικνύει ότι οι τιμές των betas ac και dc θα είναι ίδιες εάν το χαρακτηριστικό του BJT εμφανίζεται όπως στο Σχ.3.18. Συγκεκριμένα, μπορούμε να παρατηρήσουμε εδώ ότι το I Διευθύνων Σύμβουλος = 0µA

Στην ακόλουθη ανάλυση, θα αγνοήσουμε τις συνδρομές ac ή dc για τα betas μόνο για να διατηρήσουμε τα σύμβολα απλά και καθαρά. Επομένως, για οποιαδήποτε διαμόρφωση BJT, το σύμβολο β θα θεωρείται ως το beta και για τους υπολογισμούς ac και dc.

Έχουμε ήδη συζητήσει σχετικά άλφα σε μία από τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μας . Ας δούμε τώρα πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε μια σχέση μεταξύ του άλφα και του beta εφαρμόζοντας τις βασικές αρχές που έχουν μάθει μέχρι στιγμής.

Χρησιμοποιώντας β = I ντο / ΕΓΩ σι

παίρνουμε εγώ σι = Εγώ ντο / β,

Ομοίως για τον όρο άλφα, μπορούμε να συμπεράνουμε την ακόλουθη τιμή:

α = I ντο / ΕΓΩ ΕΙΝΑΙ , και εγώ ΕΙΝΑΙ = Εγώ ντο / α

Επομένως, αντικαθιστώντας και αναδιατάσσοντας τους όρους βρίσκουμε την ακόλουθη σχέση:

Τα παραπάνω αποτελέσματα είναι όπως αναφέρεται στο Το Σχ. 3.14α . Το Beta γίνεται μια κρίσιμη παράμετρος καθώς μας επιτρέπει να εντοπίσουμε μια άμεση σχέση μεταξύ των μεγεθών των ρευμάτων στα στάδια εισόδου και εξόδου για μια διαμόρφωση κοινού εκπομπού. Αυτό μπορεί να αναγνωριστεί από τις ακόλουθες αξιολογήσεις:

Αυτό ολοκληρώνει την ανάλυσή μας σχετικά με το τι είναι beta στις διαμορφώσεις BJT. Εάν έχετε οποιεσδήποτε προτάσεις ή περισσότερες πληροφορίες, μοιραστείτε στην ενότητα σχολίων.