Какое свойство транзистора BJT делает его усилителем?

9

Я знаю, как мы можем усилить данный сигнал, используя транзисторы BJT, смещая их. Но я хотел бы знать, что это за свойство, которое позволяет BJT-транзистору действовать как усилитель. Это постоянный характер обратного тока насыщения или это определенная связь между базой и током коллектора или чем-то еще?

Я конкретно говорю о БЮТ.

electrophod
источник
6
Вы читали статью в Википедии о транзисторах?
HandyHowie
2
Вы специально рассматриваете BJT как усилитель или транзисторы в целом (например, полевые транзисторы)?
Edmz
1
@edmz Я конкретно говорю о BJT
электрофоде
Здесь вы можете найти другой вид electronics.stackexchange.com/questions/355899/…
G36

Ответы:

15

Транзистор сам по себе не делает его усилителем.

Транзистор нуждается в цепи вокруг него, чтобы выполнить фактическое (сигнальное) усиление.

В зависимости от схемы транзистор может усиливать изменения тока и / или изменения напряжения, а это означает, что усиление мощности . Усиление мощности означает, что вам нужна меньшая мощность, чтобы контролировать или выводить большую мощность.

На мой взгляд, наиболее основное свойство транзистора , который приводит к (мощности) усиления является текущим соотношением между базовым током IB и тока коллектора IC . Их соотношение часто называют β :

β=ICIB

Этот β также довольно «виден» в реальном транзисторе, поскольку он связан с соотношением уровней легирования эмиттера и базы. Эмиттер будет иметь самый высокий уровень легирования, основание имеет более низкий уровень легирования (он может быть в β раз ниже), а коллектор будет иметь самый низкий уровень легирования.

Поэтому, если мы увеличим уровень легирования базовой области, β увеличится и «усиление» возрастет.

Означает ли это, что я всегда получу большее усиление, если использую транзистор с более высоким β ?

Нет, это зависит от схемы, которую вы используете.

В некоторых схемах действительно более высокое β даст вам большее усиление.

Например, транзистор, управляющий реле. Когда β увеличивается, мы можем использовать меньший базовый ток.

В других это не даст вам больше усиления.

Например, усилитель с общим эмиттером, при условии , что мы не менять постоянного тока IC . В усилителе CE коэффициент усиления по напряжению равен gmRload . Чтобы получить больше усиления, нам нужно увеличить gm или Rload . И то, и другое можно сделать независимо от β .

Bimpelrekkie
источник
14

Основное свойство, позволяющее чему-либо выступать в качестве усилителя, заключается в том, что он может управлять сигналом высокой мощности, используя вход малой мощности.

В случае с транзистором это тот факт, что низкий базовый ток или напряжение затвора могут изменить большой ток коллектора или стока.

Существует целый ряд других устройств, которые можно использовать в качестве усилителей. Один из первых аудиоусилителей использовал диафрагменный микрофон для модуляции натяжения одного конца струны, намотанной на вращающийся барабан. Несколько витков проскальзывающей струны могут контролировать большое выходное напряжение, которое тянет громко говорящую диафрагму. Также посмотрите жидкостные усилители, магнитные усилители, ламповые усилители бегущей волны (TWTA).

Neil_UK
источник
5
Интересную историю усилителей вы упомянули. Пожалуйста, подумайте над тем, чтобы добавить к своему ответу ссылки на дополнительную информацию, поскольку некоторые могут (включая меня) захотеть узнать об этом больше ..
Келли С. Френч
Интересно, что все примеры являются преобразователями, что означает: это НЕ небольшое количество, которое контролирует большее количество ОДНОГО ЖИДКОГО РОДА. И - то же самое должно относиться и к биполярному транзистору: это не (и не может быть) небольшой базовый ток, который контролирует намного больший ток коллектора (как 2 дополнительных заряженных носителя в базовой области могут обеспечить высвобождение 500 дополнительных носителей в эмиттер, принимая бета-значение 250?). Нет - BJT является преобразователем напряжения в ток, и именно напряжение Vbe определяет ток коллектора.
LVW
4
@LvW С твоим утверждением, что базовый ток не контролирует ток коллектора, я склонен думать о философах Дугласа Адамса, которые утверждают, что черный цвет белый, и погибают при следующем пересечении зебры. Я был бы более сочувствующим, если бы вы утверждали, что ток затвора не контролирует ток утечки. Я хотел бы видеть, как вы меняете базовое напряжение без изменения базового тока, а затем спорите, какое из них действительно контролирует ток коллектора.
Neil_UK
@Neil_UK, ты правда все еще веришь, что BJT контролируется током? И - это просто вера, потому что нет единого доказательства текущего контроля. Можете ли вы объяснить, ПОЧЕМУ и КАК такой текущий контроль может работать? Напротив, есть много доказательств и указаний для контроля напряжения (и многие хорошие (!!) учебники и университетские газеты объясняют этот факт (это не мое «утверждение»). Знаменитый Барри Гилберт говорит, что нежелательный базовый ток будет » лучше всего рассматривать как дефект "вам необходимы примеры / показания для напряжения-контроля делать!?
LVW
@LvW Я с Гилбертом, что базовый ток нежелателен, но он всегда присутствует в BJT. Вы можете выбрать для транзистора модель gm (с управлением по напряжению) или бета (с управлением по току), оба хорошо работают в пределах своего диапазона. Когда речь идет о реальности, о том, что на самом деле происходит, то объяснения, что это такое, или то, что, по-видимому, ваше POV не контролирует, не имеет особого смысла. Физика не имеет дело с реальностью, даже в QM это все еще уравнения. Поэтому я не скажу вам, что это актуально, если вы не скажете мне, что это не так, и мы позволим людям по-прежнему проектировать с гибридными параметрами.
Neil_UK