雙極結(jié)型晶體管的電流增益

如果您施加一個(gè)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(guò) R B，通過(guò) BE 結(jié)，到達(dá)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(duì)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(gè)簡(jiǎn)單的電路，該電路由一個(gè) npn雙極結(jié)型晶體管(BJT) 和幾個(gè)電阻器組成，連接方式如下：

如果您施加一個(gè)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(guò) R B，通過(guò) BE 結(jié)，到達(dá)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(duì)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(huì)對(duì) I C明顯大于 I B感到驚訝。我懷疑您對(duì)這兩種電流之間的數(shù)學(xué)關(guān)系也有所了解。這個(gè)詞已經(jīng)從你的腦海深處浮現(xiàn)，上升到意識(shí)領(lǐng)域，讓人聯(lián)想到電路和符號(hào)、方程式和圖表、英語(yǔ)和希臘語(yǔ)字母的圖像。也許你已經(jīng)低聲說(shuō)了。是的，測(cè)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(huì)說(shuō)這是特定雙極結(jié)型晶體管的電流增益，他們可能會(huì)提供β = 100 作為典型值。這是一個(gè)好的開(kāi)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(méi)有完成，因?yàn)榍闆r實(shí)際上比這更復(fù)雜。作為本節(jié)副標(biāo)題的問(wèn)題有點(diǎn)誤導(dǎo)，因?yàn)槿绻覀兿朐诩夹g(shù)上嚴(yán)謹(jǐn)，我們真的應(yīng)該用復(fù)數(shù)形式來(lái)談?wù)?BJT betas 。
首先，我們通常認(rèn)為的β或許應(yīng)該寫(xiě)成β F，其中帶下標(biāo)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(shū)甚至建議飽和模式的 beta：β forced，其中“強(qiáng)制”指的是 I C與 I B的比率是由外部電路條件強(qiáng)加的，而不是由晶體管建立的。β forced總是小于 β F。
小信號(hào)和大信號(hào)
在開(kāi)始閱讀本文之前，您可能認(rèn)為晶體管只有一個(gè)貝塔。現(xiàn)在你已經(jīng)熟悉了三個(gè)。我們還沒(méi)有完成。
在晶體管電路的上下文中，術(shù)語(yǔ)“小信號(hào)”和“大信號(hào)”并不簡(jiǎn)單地指定振幅。
當(dāng)我們建立偏置條件或使用晶體管作為開(kāi)關(guān)時(shí)，我們?cè)诖笮盘?hào)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(yùn)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(dāng)我們談?wù)摗唉隆睍r(shí)，我們（可能無(wú)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(hào)基極電流和大信號(hào)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(hào)操作的測(cè)試版，那么小信號(hào)操作也必須有測(cè)試版?！?nbsp;正確的！Beta 數(shù) 5，用 β AC表示，是小信號(hào) 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(dāng) Beta 不是 β 時(shí)
如果您曾經(jīng)在 BJT 數(shù)據(jù)表中搜索過(guò) beta 并且一無(wú)所獲，那么您并不孤單。制造商經(jīng)常使用符號(hào) h FE和 h fe而不是 β，造成了額外的混淆。“h”部分來(lái)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(méi)有閱讀有關(guān)小信號(hào)和大信號(hào) beta 的內(nèi)容！——是學(xué)習(xí)術(shù)語(yǔ)，因?yàn)?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(biāo)反映了小信號(hào)量使用小寫(xiě)字母和大信號(hào)量使用大寫(xiě)字母的約定。
以下是來(lái)自 ON Semiconductor 的 P2N2222A 數(shù)據(jù)表中的示例：

表格取自該數(shù)據(jù)表。