Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Коэффициент усиления транзистора

Определение и формула коэффициента усиления транзистора

Транзистор — это полупроводниковый прибор, который используют для усиления, преобразования и генерирования электрических сигналов. Сам по себе транзистор ни чего не усиливает. Свойства усиления его заключены в том, что небольшие изменения сигнала на входе ведут к существенным изменениям тока (напряжения) на выходе транзистора или их совокупности, за счет использования энергии от внешнего источника. Используют три схемы включения транзисторов: с общим эмиттером, общим коллектором и общей базой.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Коэффициентом усиления транзистора по току, напряжению или мощности называют физическую величину, равную отношению изменения соответствующего параметра (тока, напряжения или мощности) в цепи коллектора и в цепи базы.

Если транзистор работает в ключевом режиме, то используют коэффициент усиления по току в режиме большого сигнала (чаще всего этот коэффициент обозначают буквой \beta). Это величина, равная отношению тока на коллекторе (I_k) (он определяется нагрузкой) к минимальному току базы (I_b):

    \[\beta =\frac{I_k}{I_b} \qquad (1)\]

Большинство транзисторов на сегодняшний момент имеет \beta \ge 50.

Коэффициентом усиления транзистора по току при рассмотрении схем с общей базой называют отношение силы тока коллектора (I_k) к силе тока эмиттера (I_e) при постоянном напряжении в переходе между эмиттером и коллектором. Чаще всего такой коэффициент усиления обозначают \alpha или {h21}_b,\ hf_b. Тогда формула определяющая коэффициент усиления транзистора по току \alpha, имеет вид:

    \[\alpha =\frac{I_k}{I_e} \qquad (2)\]

Этот коэффициент не может быть больше единицы.

Коэффициент усиления транзистора по току для схем с общим эмиттером (\beta или {h21}_e) можно определить при помощи выражения:

    \[\beta =\frac{I_k}{I_b} \qquad (3)\]

где I_k — сила тока в коллекторе, I_b — сила тока в базе. При этом напряжение на переходе коллектор эмиттер постоянно

Коэффициент усиления зависит не только от тока на входе, но и от температуры.

Коэффициентом усиления транзистора по напряжению (K_U) называют величину, равную отношению напряжения на нагрузке (R) вцепи коллектора (U_2) к напряжения на входе (U_1):

    \[K_U=\frac{U_2}{U_1} \qquad (4)\]

Коэффициент усиления для однотипных транзисторов может лежать в довольно большом диапазоне. K_U — зависит от свойств транзистора и от отношения сопротивлений нагрузки в цепях коллектора и эмиттера:

    \[K_U=\frac{I_k}{I_e}\frac{R}{R_e}=\alpha \frac{R}{R_e} \qquad (5)\]

Единицы измерения коэффициента усиления транзистора

Коэффициент усиления — может быть величиной безразмерной. При решении задач следует обратить внимание на то, чтобы величины входных и выходных сигналов были выражены в одних единицах.

Или коэффициент усиления может выражаться в логарифмических единицах — децибелах.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание В схеме, представленной на рис.1 транзистор регулирует ток, который течет через лампу. Управляющий ток базы ограничен сопротивлением R. Считая, что известен коэффициент усиления транзистора {h21}_e, номинальный ток лампы I. Чему должен быть равен ток базы (I_b), для того чтобы лампа горела в полный накал?
Формула коэффициента усиления транзистора

Рис. 1

Решение Лампа будет гореть в полный накал в том случае, если ток потребления будет равен номинальному току. Номинальный ток лампы известен и равен I, следовательно, ток коллектора будет равен I (I_k=I). В соответствии с определением коэффициента усиления транзистора по току для схем с общим имеем:

    \[{h21}_e=\frac{I_k}{I_b}\ \left(1.1\right),\]

Выразим из выражения (1.1) искомый ток базы:

    \[I_b=\frac{I_k}{{h21}_e}=\frac{I}{{h21}_e}\]

Ответ I_b=\frac{I}{{h21}_e}
ПРИМЕР 2
Задание Почему эмиттер и коллектор в транзисторе располагают как можно ближе друг к другу?
Решение Коэффициент усиления транзистора по току определяют как:

    \[\alpha =\frac{I_k}{I_e}=1-\frac{\Delta n}{n_1}\left(2.1\right),\]

где \Delta n — потери дырок из-за их рекомбинации с электронами проводимости на пути от эмиттера к коллектору. Вероятность рекомбинации дырок и электронов, а значит \Delta n, растет с увеличение пути, который проходят дырки. Следовательно, эмиттер и коллектор следует располагать как можно ближе друг к другу.

Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.