Изчерпателно ръководство за HFE в транзисторите

Транзисторите са решаващи компоненти в съвременните електронни устройства, което позволява усилване и управление на сигнала.Тази статия се задълбочава в знанията около HFE, включително как да изберете стойността на HFE на транзистора, как да намерите HFE и печалбата на различни видове транзистори.Чрез нашето изследване на HFE получаваме по -дълбоко разбиране за това как работят транзисторите и тяхната роля в електронните схеми.

Транзисторите са от решаващо значение за съвременните електронни устройства, което позволява усилване и управление на сигнала.Тази статия се задълбочава в знанията около HFE, включително как да изберете стойността на HFE на транзистора, как да намерите HFE и печалбата на различни видове транзистори.Чрез нашето изследване на HFE получаваме по -дълбоко разбиране за това как работят транзисторите и тяхната роля в електронните схеми.

В конфигурация с общ емитер, усилването на тока напред на биполярен транзистор на кръстовището (BJT) е известно като HFE.Този безразмерен индекс измерва способността на транзистора да усилва тока.

По -конкретно, той е съотношението на тока на колектора на транзистора към основния му ток.Например, ако стойността на HFE на транзистора е 100, това означава, че за всяко 1MA увеличение на базовия ток, токът на колектора ще се увеличи със 100mA.

Тази характеристика прави HFE ключов параметър при проектирането на BJT вериги.Важно е обаче да се отбележи, че дори транзисторите на един и същ модел могат да имат значителни вариации в техните HFE стойности.Следователно дизайните на веригите не трябва да разчитат единствено на точни стойности на HFE за правилна работа.

За да разберем усилването на DC, известен още като Beta (β) или HFE, на биполярен транзистор на кръстовището (BJT), ние се задълбочаваме в метода му за измерване.HFE е съотношението на тока на колектора на DC (IC) към DC базовия ток (IB), изразено от простата формула HFE = IC/IB.

Обикновено ще следвате тези стъпки:

1. Подгответе веригата

Преди да започнете, трябва да изградите верига, която може да контролира точно тока, който тече към основата, и едновременно да измервате тока, изтичащ от колектора.Това обикновено включва свързване на известен резистор с основата и прилагане на прецизно напрежение.Тази стъпка е основна за експеримента, като изисква щателна работа, за да се гарантира точността на следващите измервания.

2. Измерете базовия ток (IB)

Основният ток се изчислява чрез измерване на спада на напрежението през резистора, свързан към основата.Използвайки закона на Ohm (V = IR), можем да изчислим тока, преминаващ през основата с известната стойност на резистора и спад на напрежението.Този процес изисква прецизни измервания на напрежението, тъй като всяка грешка може да повлияе на крайното измерване на усилването на тока.

3. Измервайте тока на колектора (IC)

Подобно на измерването на основния ток, измерването на тока на колектора включва измерване на спада на напрежението през известен резистор, поставен в пътя на колектора.Прилагайки отново закона на Ом, можем да определим количеството на тока, преминаващ през колектора.Тази стъпка изисква същото ниво на внимание и прецизност като предишното.

4. Изчислете стойността на HFE

С измерените стойности на базовия ток и колектора, разделянето на тока на колектора на базовия ток дава стойността на HFE.Това съотношение демонстрира способността на транзистора да усилва тока при условия на постоянен ток.

Съображения

Важно е да се отбележи, че той не е фиксирана стойност.Той може да варира в зависимост от използвания специфичен транзистор, промените в температурата на околната среда и колебанията в тока на колектора.Следователно, в дизайна на веригата е от решаващо значение да не разчитате твърде много на фиксирана стойност на HFE, за да се избегне нестабилна работа на веригата.

Убедаването на DC на биполярните кръстовни транзистори (BJT) е критичен показател за измерване на тяхната способност да усилват тока, от съществено значение за проектирането и приложението на електронната верига.Ето някои аспекти на значението на стойностите на HFE:

Амплификация: Стойността на HFE влияе директно върху способността за усилване на транзистора.В много дизайни на вериги транзисторите се използват за усилване на слабите сигнали, като величината на HFE определя степента на усилване: колкото по -висока е стойността на HFE, толкова по -изразена усилването на входния ток.

Свиване: При отклоняване на транзистор, т.е. задаване на оперативното си състояние, стойността на HFE се използва за изчисляване на основния ток, необходим за постигане на специфичен ток на колектора, което е от решаващо значение за стабилната работа на веригата.

Дизайн на веригата: В процеса на проектиране на веригата, особено в конфигурации, включващи усилватели на общности, усилването на усилвателя е пропорционално на стойността на HFE, което прави разбирането на HFE незаменимо за проектиране на ефективни вериги.

Превключване на приложения: В цифрови схеми и други приложения, където транзисторите се използват като превключватели, стойността на HFE гарантира, че транзисторът може ефективно да се включи или изключи, като се има предвид определен базов ток, което е решаващо за надеждността на веригата.

Поради вариациите в производствения процес, дори транзисторите на един и същ модел могат да имат различни стойности на HFE и тези стойности могат да се променят с температурни и работни условия.Следователно инженерите обикновено не разчитат на фиксирана стойност на HFE, за да осигурят правилна работа на веригата.Вместо това те гарантират, че веригата може да работи стабилно в очаквания диапазон от стойности на HFE, метод, който помага да се постигне по -стабилни и надеждни дизайни на вериги.

Обикновено стойността на HFE на специфичен транзистор може да бъде намерена в листа за транзистор на производителя, който подробно описва техническите параметри на транзистора.Това включва максималната мощност, която транзисторът може да издържи, текущият му капацитет, максималното напрежение и стойността на HFE от интерес.

Въпреки това, заслужава да се отбележи, че стойността на HFE в таблиците с данни обикновено се дава като възможен диапазон, а не като прецизно число.Причината за това е, че незначителните разлики в производствения процес означават, че дори транзисторите на един и същ модел могат да имат различни стойности на HFE.Освен това стойността на транзисторите HFE може да варира при различни работни условия (като промени в температурата или вариациите в тока на колектора).

Ако трябва да знаете точната стойност на HFE на конкретен транзистор при конкретни условия, ще трябва да го измерите сами.Този процес включва прилагане на известен ток към базата на транзистора и след това измерване на получения ток на колектора.Въз основа на тези две стойности можете да изчислите стойността на HFE.За да се опрости този процес, има специализирани инструменти, продавани за измерване на транзистор HFE.

Въпреки че стойността на HFE е ценна справка, разчитането на конкретна стойност на HFE не е добра стратегия при проектиране на вериги.Действителната стойност на HFE на транзистор може да се колебае значително, така че проектите на веригата трябва да гарантират, че веригата може да работи стабилно в очаквания диапазон на стойностите на HFE, а не да се фиксира върху конкретна стойност.Този подход помага да се създадат по -здрави и надеждни електронни дизайни.

В електрониката често говорим за „печалба“, което е стандарт за измерване на разликата между изхода и входа.За транзисторите тази разлика се проявява в няколко форми на усилване, в зависимост от специфичната конфигурация и параметрите на транзистора.

Две форми на текуща печалба

Бета (β) или HFE:

Когато говорим за бета (β) или HFE на биполярен кръстовен транзистор (BJT), ние се позоваваме на текущото усилване в конфигурация на общ емитер.Представете си, че измервате DC, който преминава през колектора на транзистора (IC) и го сравнява с DC, влизащ в основата (IB).Стойността на β е резултат от това съотношение, което влияе пряко върху това как транзисторът повишава тока.NPN транзисторите използват β, докато PNP транзисторите използват β '.

Той:

Подобно на HFE, HFE се фокусира върху усилването на тока с малък сигнал, но този път при условия на променлив ток, т.е. при условия на постоянно променящи се токове и напрежения.Обикновено се измерва с определена честота, показвайки как транзисторът се справя бързо с променящи се сигнали.

Други важни видове печалба

Алфа (α):

Alpha усилването се наблюдава в конфигурация с общо база, сравнявайки тока на колектора на DC (IC) с тока на емитер на постоянен ток (т.е.).Повечето транзистори имат α стойност много близо до 1, което означава, че токът почти изцяло прехвърля от емитера към колектора.

Усилване на напрежението (AV):

След това усилването на напрежението (AV) се фокусира върху съотношението на изходното напрежение към входното напрежение.Разбирането на усилването на напрежението е от ключово значение при анализиране на производителността на веригите на усилвателя, тъй като ни казва колко пъти усилвателят може да увеличи входния сигнал.

Печалба на мощността (AP):

И накрая, усилването на мощността (AP) е изключително важно в мощните приложения, измервайки съотношението на изходната мощност към входната мощност.Този параметър е особено приложим за оценка на работата на вериги като усилватели на мощност.

Стойността на HFE на транзистор, известен още като β, е ключов показател за неговата способност като усилвател.Най -просто казано, той ни казва колко пъти транзисторът може да усили базовия ток (IB), за да образува по -голям колектор (IC).Този процес може да бъде описан чрез просто уравнение: ic = hfe * ib = β * ib.

Представете си, ако въведете 1MA (Milliampere) на ток в основата на транзистор, а стойността на HFE на транзистора е 100, теоретично, токът на колектора ще се увеличи до 100mA (Milliampere).Това увеличение не само отразява ролята на транзистора като токов усилвател, но също така показва как той може да трансформира незначителни промени в значителни резултати.

Въпреки че обикновено считаме стойността на HFE на транзистор да бъде в определен фиксиран диапазон, като 10 до 500, в действителност тази стойност се влияе от фактори като промени в температурата и колебанията на напрежението.Следователно, дори и за транзисторите на същия модел, стойностите на HFE могат да се различават.

Най -директният метод за определяне на специфичната стойност на HFE на транзистора е да се консултирате с листа за данни на производителя.Въпреки това, таблиците с данни обикновено предоставят диапазон за стойността на HFE, а не за конкретно число.Това отразява факта, че въпреки точността на производствените техники, осигуряването на идентични стойности на HFE за всеки транзистор е предизвикателство.По този начин производителите предоставят набор от възможни стойности на HFE.

Като се има предвид присъщата променливост на HFE, проектирането на стабилна и предсказуема транзисторна верига става от решаващо значение.Това означава, че дизайнерите трябва да отчитат възможните колебания в HFE, като гарантират, че веригата може да поддържа стабилна производителност, дори когато стойностите на HFE се променят.Тази дизайнерска стратегия помага за преодоляване на непредсказуемостта на транзисторната ефективност, като се гарантира надеждната работа на веригите.

• - Определение: Коефициент на амплификация на общ емитер, представляващ съотношението на транзисторния колектор ток към базовия ток (HFE = IC/IB)
• - Типичен диапазон: Прилага се за 10 до 500 пъти, с повечето стойности при 100
• - Променливост: Може да има значителни разлики между транзисторите от същия тип
• - Температурна стабилност: Засяга от температурата, HFE намалява с повишаване на температурата
• - Текуща стабилност: Позволява на колектора ток да варира, без да се увеличава значително с тока на колектора
• - Грешка при усилване: За печалбата на биполярния транзистор отклоненията и компенсирането са важни за производителността на устройството
• - Стабилност на околната среда: Използва се за голям брой транзистори, където транзисторът HFE може да има значителен ефект
• - Естествено затихване: При малки амплитуди на тока естественото затихване води до намаляване на стойността на HFE, за да се осигури постоянна ефективност
• - Използване в вериги: широко използвано в дизайна на веригата, например, за да се определи стабилните електрически в транзисторните колекционерски вериги

Докато се задълбочаваме по -дълбоко в това как транзисторите се справят с тока, анализираме тяхната ефективност в различни работни региони.Всеки регион представлява специфичен начин на използване за транзистора и в тези режими текущото усилване - способността на транзистора да се усилва - варира.Нека разгледаме по -отблизо тези работни региони:

1. Активен регион (линеен регион)

Тук се случва магията на транзистора като усилвател.В този регион основата на транзистора и излъчвателят проявяват пристрастия напред - си представете, че вратата е леко отворена, което позволява на тока да премине.Междувременно основата и колекционерът са обърнати към обратното, подобни на друга врата, здраво затворена, предотвратявайки течането на тока в грешна посока.В тази настройка токът може да изтича от колектора към излъчвателя, като текущото усилване (HFE или β) играе решаваща роля тук, определяйки степента на усилване на сигнала.

2. Регион на насищане

Регионът на насищане е състоянието, в което транзисторът работи напълно, като връзките от основата към емитора и основата на колектора е пристрастена напред.Представете си това като напълно отворена водна порта, позволяваща на водата (тока) да тече свободно.Въпреки това, след като токът достигне своята граница, дори ако базовият ток продължава да се увеличава, течащият ток няма да се увеличи допълнително.Това е така нареченото състояние на насищане-транзисторът действа като затворен превключвател, който не може да се отвори допълнително.

3. Регион на прекъсване

И накрая, регионът на изключване е режимът, в който транзисторът е изключен, като предотвратява преминаването на всеки ток.Тук и връзките от основата към емиристите и основата на колектора са с обратни пристрастия, като две врати, които са здраво затворени, спирайки всеки текущ поток.В това състояние, тъй като базовият ток е нула, токът на колектора естествено също е нула, което прави текущото усилване теоретично нула.

Как температурата влияе на HFE

Когато работите с транзистор, ще откриете, че HFE или нейният коефициент на усилване/усилване се променя със заобикалящата температура на околната среда.Като цяло, тъй като температурата се повишава, той има тенденция да намалява.Това означава, че при използване на транзистори в среда със значителни температурни колебания е необходимо специално внимание.Повишаването на температурата може да доведе до намалена производителност и стабилност на транзистора, което влияе върху дизайна на веригата и окончателното си приложение.

Въздействието на вариацията на тока на колектора върху HFE

На практика HFE на транзистора не е фиксирана стойност.Постепенно намалява с увеличаването на тока на колектора (IC).Това означава, че разбирането на променливостта на HFE е от решаващо значение при проектите на вериги, където токът на колектора може да варира.Той директно се отнася до цялостната производителност на веригата, която може да бъде повлияна от промените в HFE.

Стареене, деградация и техните ефекти върху HFE

С течение на времето ефектите на стареене и разграждане при използването на транзистори могат да доведат до промени в HFE.Тези промени могат да бъдат причинени от различни фактори, включително дългосрочна употреба, неблагоприятни условия на околната среда или електрически стрес.В приложения, при които стабилността на ефективността се изисква строго, като се има предвид дългосрочната стабилност на транзисторния HFE с времето става особено важна.Гарантирането на стабилността на HFE е от ключово значение за поддържане на непрекъсната нормална работа на веригата.

При представянето на транзисторния ток на усилване се използват множество символи, всеки отразяващ различен аспект на текущата печалба:

Бета (β): Бета (β) е конвенционалният символ за усилването на тока напред на транзистор, въведен предимно по време на фазата на проектиране на електронната верига.

Той: Той е специфична нотация, използвана за описание на усилването на транзисторния ток в конфигурация на общ емитер, където "H" се отнася до състоянието на дребния сигнал на параметъра, "F" представлява характеристики на предаване напред, а "E" означава общ излъчвателконфигурация.Той по същество е еквивалентен на бета-стойността на малкия сигнал и обикновено се наблюдава в таблиците с данни за транзистора и изчисленията на дизайна на веригата.

Докато HFE, той и бета са широко използвани съкращения, той и тук се наблюдават по -често в техническите документи.Поради значителните разлики в настоящата печалба между различните транзистори, тези обозначения често имат повече теоретично значение.Следователно, за проектирането на всяка транзисторна схема, независимо дали е за приложения с малък сигнал или постоянен ток, е важно да се адаптира към значителната променливост на текущото усилване.

Въпреки че той и бета са свързани мерки за усилване на тока на транзистора, те се различават по представяне (AC срещу DC), използване и именуване на конвенции.Разбирането на тези различия е от решаващо значение за ефективно проектиране и анализ на транзисторни вериги.

Тази статия предоставя задълбочен поглед върху текущото усилване (HFE) на биполярните кръстовни транзистори (BJTs), ключов показател, използван за измерване на способността на транзистора да усилва тока.HFE е мярка за съотношението на основните и колекторните токове и е от решаващо значение за проектирането на вериги, включващи BJT.Докато стойността на HFE на транзистор може да бъде получена от листа за данни на производителя, важно е да се отбележи, че на практика стойността на HFE е обект на вариации на производствения процес, изменения на температурата и колебанията на тока и може да варира значително.Вместо да разчитат единствено на фиксирана стойност на HFE, дизайнерите на вериги трябва да вземат предвид обхвата на възможните вариации в HFE, за да гарантират стабилността и надеждността на веригата.В допълнение, статията обсъжда текущите състояния на усилването в различни работни региони, фактори, влияещи на HFE, и разликите между HFE и други параметри на усилването на текущата печалба като HFE и Beta, осигурявайки цялостно разбиране за това как транзисторите се справят с тока и усилват сигналите.

1.Каква е настоящата печалба на транзистор?

Съотношението на тока на колектора към базовия ток се нарича текущо усилване, символизирано като βDC или HFE, за транзистори с ниска мощност това обикновено е 100 до 300.

2.Как тествате дали транзисторът е лош или добър?

Свържете отрицателната сонда на мултиметъра към основния изход (обикновено черна сонда) и първо положителната (червена) към колектора и след това към излъчвателя.Получаването на стойност в диапазона от ~ 500 -1500 ома потвърждава правилната работа на транзистора.

3.Как измервате транзистор с мултицет?

Свържете отрицателната сонда на мултиметъра към основния изход (обикновено черна сонда) и първо положителната (червена) към колектора и след това към излъчвателя.Получаването на стойност в диапазона от ~ 500 -1500 ома потвърждава правилната работа на транзистора.