Was ist Beta (β) in BJTs?

Bei Bipolartransistoren wird der Faktor, der den Empfindlichkeitspegel des Geräts gegenüber dem Basisstrom und den Verstärkungspegel an seinem Kollektor bestimmt, als Beta oder hFE bezeichnet. Dies bestimmt auch die Verstärkung des Geräts.

Mit anderen Worten, wenn der BJT einen relativ höheren Strom verwendet, um seine Kollektorlast optimal zu schalten, hat er einen niedrigen Strom b (Beta), umgekehrt, wenn es in der Lage ist, den Nennkollektorstrom unter Verwendung eines niedrigeren Basisstroms optimal zu schalten, wird sein Beta als hoch angesehen.

In diesem Artikel werden wir über Beta diskutieren ( b ) und was ist hFE in BJT-Konfigurationen. Wir werden die Ähnlichkeit zwischen AC- und DC-Betas finden und auch durch Formeln beweisen, warum der Faktor Beta in BJT-Schaltkreisen so wichtig ist.

Eine BJT-Schaltung in der DC-Bias-Modus bildet eine Beziehung über seine Kollektor- und Basisströme I. C. und ich B. durch eine Menge namens Beta und es wird mit dem folgenden Ausdruck identifiziert:

b dc = ich C. /. ich B ------ ------ (3.10)

wobei die Größen über einen bestimmten Betriebspunkt in der Kennlinie festgelegt werden.

In realen Transistorschaltungen kann der Beta-Wert für einen gegebenen BJT typischerweise innerhalb eines Bereichs von 50 bis 400 variieren, wobei der ungefähre mittlere Bereich der häufigste Wert ist.

Diese Werte geben uns eine Vorstellung von der Größe der Ströme zwischen dem Kollektor und der Basis des BJT.

Genauer gesagt bedeutet die Angabe eines BJT mit einem Beta-Wert von 200, dass die Kapazität seines Kollektorstroms I ist C. ist 200 mal mehr der Basisstrom I. B. B.

Wenn Sie Datenblätter überprüfen, werden Sie feststellen, dass die b dc eines Transistors, der als der dargestellt wird hFE.

In diesem Begriff der Brief h ist vom Wort Hybrid wie im Transistor inspiriert h Wir werden in unseren kommenden Artikeln mehr darüber diskutieren. Die Indizes F. im ( hFE ) wird aus der Phrase extrahiert f Vorwärtsstromverstärkung und der Begriff IS wird aus dem Ausdruck common- genommen ist Mitter in einer BJT-Common-Emitter-Konfiguration.

Wenn Wechselstrom oder Wechselstrom beteiligt ist, wird die Beta-Größe wie folgt ausgedrückt:

Formal der Begriff b zu c wird als Vorwärtsstromverstärkungsfaktor mit gemeinsamem Emitter bezeichnet.

Da in Common-Emitter-Schaltungen der Kollektorstrom typischerweise zum Ausgang der BJT-Schaltung wird und der Basisstrom wie der Eingang wirkt, wird der Verstärkung Faktor wird wie in der obigen Nomenklatur gezeigt ausgedrückt.

Das Format von Gleichung 3.11 ähnelt dem Format von ein und wie in unserem früheren besprochen Abschnitt 3.4 . In diesem Abschnitt haben wir das Verfahren zur Bestimmung des Wertes von vermieden ein und aus den Kennlinien aufgrund der damit verbundenen Komplexität der Messung der tatsächlichen Änderungen zwischen dem I. C. und ich IS über die Kurve.

Für die Gleichung 3.11 ist es jedoch möglich, sie mit einiger Klarheit zu erklären, und darüber hinaus können wir auch den Wert von finden ein und aus einer Ableitung.

In BJT-Datenblättern b und wird normalerweise als angezeigt hfe . Hier können wir sehen, dass der Unterschied nur in der Beschriftung des zB , die im Vergleich zu Großbuchstaben, wie sie für verwendet werden, in Kleinbuchstaben geschrieben sind b dc. Auch hier wird der Buchstabe h zur Identifizierung des verwendet h wie in der Phrase h ybrid Ersatzschaltbild und zB wird aus den Phrasen abgeleitet f Vorwärtsstromverstärkung und Common- ist Gehrungskonfiguration.

Abb. 3.14a zeigt die beste Methode zur Implementierung von Gleichung 3.11 anhand eines numerischen Beispiels mit einer Reihe von Merkmalen, die in Abb. 3.17 erneut dargestellt werden.

Nun wollen wir sehen, wie wir bestimmen können b und für einen Bereich der Eigenschaften, der durch einen Betriebspunkt mit Werten I identifiziert wird B. = 25 μa und V. DIES = 7,5 V wie in Abb. 3.17 gezeigt.

Die Regel, die V einschränkt DIES = Konstante verlangt, dass die vertikale Linie so gezeichnet wird, dass sie den Arbeitspunkt bei V durchschneidet DIES = 7,5 V. Dies ergibt den Wert V. DIES = 7,5 V, um über diese vertikale Linie konstant zu bleiben.

Die Variation in I. B. (ΔI B. ) wie in Gl. 3.11 wird folglich beschrieben, indem ein paar Punkte auf den beiden Seiten des Q-Punkts (Arbeitspunkt) entlang der vertikalen Achse mit ungefähr gleichmäßigen Abständen auf beiden Seiten des Q-Punkts ausgewählt werden.

Für die angegebene Situation sind die Kurven mit den Größen I. B. = 20 μA und 30 μA erfüllen die Anforderungen, indem sie nahe am Q-Punkt bleiben. Diese legen außerdem die Ebenen von I fest B. die ohne Schwierigkeiten definiert werden, anstatt das I interpolieren zu müssen B. Ebene zwischen den Kurven.

Es kann wichtig sein zu beachten, dass die besten Ergebnisse typischerweise durch Auswahl von ΔI bestimmt werden B. so klein wie möglich.

Wir können die zwei Größen von IC an der Stelle herausfinden, an der sich die beiden Schnittpunkte von I befinden B. und die vertikale Achse schneidet sich durch Zeichnen einer horizontalen Linie über die vertikale Achse und durch Auswerten der resultierenden Werte von I. C.

Das b und Die für die jeweilige Region festgelegten Werte können dann durch Lösen der folgenden Formel ermittelt werden:

Die Werte von b und und b Gleichstrom kann ziemlich nahe beieinander liegen, weshalb sie häufig ausgetauscht werden können. Bedeutung, wenn der Wert von b und identifiziert wird, können wir möglicherweise den gleichen Wert für die Bewertung verwenden b dc auch.

Denken Sie jedoch daran, dass diese Werte je nach BJT variieren können, selbst wenn sie aus derselben Charge oder Charge stammen.

Typischerweise hängt die Ähnlichkeit der Werte der beiden Betas davon ab, wie klein die Spezifikation von I ist Vorsitzender ist für den jeweiligen Transistor. Kleiner ich Vorsitzender wird eine höhere Ähnlichkeit aufweisen und umgekehrt.

Da ist die Präferenz, das geringste ich zu haben Vorsitzender Bei einem BJT-Wert erweist sich die Ähnlichkeitsabhängigkeit der beiden Betas als echtes und akzeptables Ereignis.

Wenn das Merkmal wie in Abb. 3.18 dargestellt wäre, hätten wir das b und ähnlich in allen Regionen der Merkmale,

Sie können sehen, dass der Schritt von mir B. ist auf 10 uA eingestellt und die Kurven haben identische vertikale Abstände über alle charakteristischen Punkte, was 2 mA entspricht.

Wenn wir den Wert von bewerten b und am angegebenen Q-Punkt würde das Ergebnis wie unten gezeigt erzeugen:

Dies beweist, dass die Werte der AC- und DC-Betas identisch sind, wenn die Charakteristik des BJT wie in Abb. 3.18 erscheint. Insbesondere können wir hier feststellen, dass das I. Vorsitzender = 0 uA

In der folgenden Analyse werden wir die AC- oder DC-Indizes für die Betas ignorieren, um die Symbole einfach und sauber zu halten. Daher wird für jede BJT-Konfiguration das Symbol β sowohl für Wechselstrom- als auch für Gleichstromberechnungen als Beta betrachtet.

Wir haben bereits darüber gesprochen Alpha in einem unserer früheren Beiträge . Lassen Sie uns nun sehen, wie wir eine Beziehung zwischen Alpha und Beta herstellen können, indem wir die bisher erlernten Grundprinzipien anwenden.

Mit β = I. C. / ICH B.

wir bekommen ich B. = Ich C. / β,

In ähnlicher Weise können wir auch für den Begriff Alpha den folgenden Wert ableiten:

α = I. C. / ICH IS , und ich IS = Ich C. / α

Wenn wir daher die Begriffe ersetzen und neu anordnen, finden wir die folgende Beziehung:

Die obigen Ergebnisse sind wie in angegeben Abb. 3.14a . Beta wird zu einem entscheidenden Parameter, da es uns ermöglicht, eine direkte Beziehung zwischen den Größen der Ströme über die Eingangs- und Ausgangsstufen für eine Common-Emitter-Konfiguration zu identifizieren. Dies kann aus folgenden Bewertungen bestätigt werden:

Damit ist unsere Analyse abgeschlossen, was Beta in BJT-Konfigurationen ist. Wenn Sie Vorschläge oder weitere Informationen haben, teilen Sie diese bitte im Kommentarbereich mit.