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 
). Это величина, равная отношению тока на коллекторе (
) (он определяется нагрузкой) к минимальному току базы (
):
Большинство транзисторов на сегодняшний момент имеет 
Коэффициентом усиления транзистора по току при рассмотрении схем с общей базой называют отношение силы тока коллектора () к силе тока эмиттера (
) при постоянном напряжении в переходе между эмиттером и коллектором. Чаще всего такой коэффициент усиления обозначают 
или Тогда формула определяющая коэффициент усиления транзистора по току , имеет вид:
Этот коэффициент не может быть больше единицы.
Коэффициент усиления транзистора по току для схем с общим эмиттером ( или ) можно определить при помощи выражения:
где — сила тока в коллекторе, — 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 () называют величину, равную отношению напряжения на нагрузке (R) вцепи коллектора () к напряжения на входе ():
Коэффициент усиления для однотипных транзисторов может лежать в довольно большом диапазоне. — зависит от свойств транзистора и от отношения сопротивлений нагрузки в цепях коллектора и эмиттера:
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | В схеме, представленной на рис.1 транзистор регулирует ток, который течет через лампу. Управляющий ток базы ограничен сопротивлением Считая, что известен коэффициент усиления транзистора , номинальный ток лампы I. Чему должен быть равен ток базы (), для того чтобы лампа горела в полный накал?
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 (). В соответствии с определением коэффициента усиления транзистора по току для схем с общим имеем:
Выразим из выражения (1.1) искомый ток базы:
|
| Ответ |
ПРИМЕР 2
| Задание | Почему эмиттер и коллектор в транзисторе располагают как можно ближе друг к другу? |
| Решение | Коэффициент усиления транзистора по току определяют как:
где — потери дырок из-за их рекомбинации с электронами проводимости на пути от эмиттера к коллектору. Вероятность рекомбинации дырок и электронов, а значит растет с увеличение пути, который проходят дырки. Следовательно, эмиттер и коллектор следует располагать как можно ближе друг к другу. |