雙極結(jié)型晶體管的電流增益

如果您施加一個足夠高的電壓 V IN以正向偏置基極-發(fā)射極結(jié)，電流將從輸入端流過 R B，通過 BE 結(jié)，到達地。我們稱之為 I B。電流還將從 5 V 電源流經(jīng) R C，流經(jīng)晶體管的集電極到發(fā)射極部分，流到地。稱之為I C。假設(shè) I C足夠小以在集電極端留下相對較高的電壓——足夠高的電壓，即保持基極-集電極結(jié)反向偏置。

假設(shè)我們正在使用一個簡單的電路，該電路由一個 npn雙極結(jié)型晶體管(BJT) 和幾個電阻器組成，連接方式如下：

如果您施加一個足夠高的電壓 V IN以正向偏置基極-發(fā)射極結(jié)，電流將從輸入端流過 R B，通過 BE 結(jié)，到達地。我們稱之為 I B。電流還將從 5 V 電源流經(jīng) R C，流經(jīng)晶體管的集電極到發(fā)射極部分，流到地。稱之為I C。假設(shè) I C足夠小以在集電極端留下相對較高的電壓——足夠高的電壓，即保持基極-集電極結(jié)反向偏置。
基極電流和集電極電流
您可能不會對 I C明顯大于 I B感到驚訝。我懷疑您對這兩種電流之間的數(shù)學關(guān)系也有所了解。這個詞已經(jīng)從你的腦海深處浮現(xiàn)，上升到意識領(lǐng)域，讓人聯(lián)想到電路和符號、方程式和圖表、英語和希臘語字母的圖像。也許你已經(jīng)低聲說了。是的，測試版。那條將我們從 I B帶到 I C的人跡罕至的道路，啊，是的，我們很了解它……或者我們知道嗎？

什么是 BJT Beta？
有些人可能會說這是特定雙極結(jié)型晶體管的電流增益，他們可能會提供β = 100 作為典型值。這是一個好的開始，但我們需要更：β 是正向激活模式下工作的雙極結(jié)型晶體管的基極電流和集電極電流之間的比例因子。
這樣更好，但我們還沒有完成，因為情況實際上比這更復雜。作為本節(jié)副標題的問題有點誤導，因為如果我們想在技術(shù)上嚴謹，我們真的應(yīng)該用復數(shù)形式來談?wù)?BJT betas 。
首先，我們通常認為的β或許應(yīng)該寫成β F，其中帶下標的“F”表示這是正向激活模式下的I C與I B之比?？梢栽诜聪蚣せ钅Ｊ较率褂?BJT，在這種情況下，I C與 I B 的比率用 β R表示。我的一本教科書甚至建議飽和模式的 beta：β forced，其中“強制”指的是 I C與 I B的比率是由外部電路條件強加的，而不是由晶體管建立的。β forced總是小于 β F。
小信號和大信號
在開始閱讀本文之前，您可能認為晶體管只有一個貝塔?，F(xiàn)在你已經(jīng)熟悉了三個。我們還沒有完成。
在晶體管電路的上下文中，術(shù)語“小信號”和“大信號”并不簡單地指定振幅。
當我們建立偏置條件或使用晶體管作為開關(guān)時，我們在大信號直流量領(lǐng)域工作，晶體管的 I C 與I B之比稱為 β DC . 幸運的是，β DC與 β F相同，與 BJT 討論中頻繁出現(xiàn)的難以描述的“beta”相同。因此，當我們談?wù)摗唉隆睍r，我們（可能無意中）指的是在正向激活模式下工作的雙極結(jié)型晶體管的大信號基極電流和大信號集電極電流之間的比例因子。
我知道你在想什么。“如果有大信號操作的測試版，那么小信號操作也必須有測試版。” 正確的！Beta 數(shù) 5，用 β AC表示，是小信號 AC 量的I C與 I B之比。給定晶體管的 β AC和 β DC的值相似，但不完全相同。
當 Beta 不是 β 時
如果您曾經(jīng)在 BJT 數(shù)據(jù)表中搜索過 beta 并且一無所獲，那么您并不孤單。制造商經(jīng)常使用符號 h FE和 h fe而不是 β，造成了額外的混淆?！癶”部分來自“hybrid”，指的是表征雙端口網(wǎng)絡(luò)的 h 參數(shù)方法；“f”代表正向增益，“e”代表共發(fā)射極。
這里的挑戰(zhàn)——除非你直接跳到這部分并且沒有閱讀有關(guān)小信號和大信號 beta 的內(nèi)容！——是學習術(shù)語，因為 h FE與 β DC相同，h fe與 β 相同空調(diào)。h fe和 h FE中的不同下標反映了小信號量使用小寫字母和大信號量使用大寫字母的約定。
以下是來自 ON Semiconductor 的 P2N2222A 數(shù)據(jù)表中的示例：

表格取自該數(shù)據(jù)表。