Ein Transistor mit einem gemeinsamen Emitter ist eine der häufigsten Transistorkonfigurationen, die in der Elektronik verwendet werden. Einer der wichtigsten Parameter, der seine Wirksamkeit bestimmt, ist der Verstärkungsfaktor. Die Verstärkung des gemeinsamen Emitter-Transistors zeigt an, wie oft der Ausgangsstrom des Transistors größer ist als das Eingangssignal.
Die Verstärkung wird normalerweise als β (beta) bezeichnet und in Ampere-zu-Ampere-Einheiten gemessen. Bei PNP-Transistoren ist der Wert β das Verhältnis des Ausgangsstroms zum Eingangsstrom mit einem negativen Vorzeichen (β = -Ic/Ib) und bei NPN-Transistoren mit einem positiven Vorzeichen (β = Ic/Ib).
Eine hohe Verstärkung ist eine wünschenswerte Eigenschaft eines Transistors, da sie eine Erhöhung der Signalamplitude und eine Leistungssteigerung ermöglicht. Es ermöglicht die Verwendung von Transistoren als Signalverstärker und Schlüsselelemente in verschiedenen elektronischen Geräten wie Radios, Audioverstärkern, Fernsehgeräten und Computern.
Der Verstärkungswert eines Transistors mit einem gemeinsamen Emitter hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich des Typs und der Konstruktion des Transistors, der Umgebungstemperatur und der Betriebsbedingungen. Normalerweise liegen seine Werte im Bereich von einigen Dutzend bis zu einigen hundert oder sogar Tausenden. Der β-Wert kann auch je nach Eingangspegel und Arbeitspunkt des Transistors variieren.
Was ist die Verstärkung eines Transistors?
Die Verstärkung des Transistors wird normalerweise durch das Symbol β (beta) gekennzeichnet und als das Verhältnis der Änderung des Ausgangsstroms zur Änderung des Eingangsstroms berechnet. Wenn beispielsweise die Verstärkung des Transistors 100 beträgt, bedeutet dies, dass der Ausgangsstrom des Transistors 100 Mal größer ist als der Eingangsstrom.
Der Wert der Transistorverstärkung kann von verschiedenen Faktoren abhängen, wie dem Typ und der Struktur des Transistors, seinen Parametern und den Betriebsbedingungen. Normalerweise gibt es für jeden Transistortyp einen nominalen Verstärkungswert, der für diesen Typ spezifisch ist und vom Hersteller festgelegt wird.
Die Verstärkung des Transistors ist ein wichtiger Parameter bei der Gestaltung elektronischer Geräte wie Verstärker, Radios, Fernsehgeräte usw. Wenn Sie den Verstärkungswert kennen, können Sie die erforderlichen Eigenschaften des Transistors für das Verstärkungsproblem eines bestimmten Signals bestimmen.
Bestimmung und Wert des Transistorverstärkungsfaktors
Bei einem Common-Emitter-Transistor (CE) wird die Verstärkung als β (beta) oder hfe bezeichnet. Es ist ein Maß für die Verstärkungseigenschaften des Transistors und gibt an, wie groß der Ausgangsstrom im Vergleich zum Eingangsstrom ist.
Der Verstärkungswert eines Transistors mit einem gemeinsamen Emitter liegt normalerweise im Bereich von 20 bis 200. Dies bedeutet, dass bei einem Eingangsstrom von 1 mA der Ausgangsstrom zwischen 20 mA und 200 mA liegen kann.
Ein hoher Verstärkungswert (größer als 100) ermöglicht es dem Transistor, als Verstärker zu arbeiten und schwache Eingangssignale in stärkere Ausgangssignale umzuwandeln. Ein hoher β-Wert kann jedoch auch zu Instabilität und Signalverzerrung führen.
Der Wert der Verstärkung hängt von der Art und dem Design des Transistors, seinen Betriebsparametern wie Versorgungsspannung und Temperatur ab. Daher ist es bei der Auswahl eines Transistors für eine bestimmte Anwendung notwendig, seine Verstärkung und andere Eigenschaften zu berücksichtigen.
Funktionsprinzip eines Transistors mit einem gemeinsamen Emitter
Das Funktionsprinzip eines Transistors mit einem gemeinsamen Emitter basiert auf der Strom- und Spannungsverstärkung. Wenn eine kleine Steuerspannung an die Basis angelegt wird, wird der Kollektorstrom in Bezug auf den Basisstrom verstärkt.
Der Transistor mit einem gemeinsamen Emitter ist durch einen Gleichstromverstärkungsfaktor (g =Ic/Ib) und einen Spannungsverstärkungsfaktor (gu=∆Uc/UUb) gekennzeichnet.
| Transistorverstärkung mit gemeinsamem Emitter | Bezeichnung | Versuchswerte |
|---|---|---|
| Stromverstärkung | g | 20 bis 1000+ |
| Spannungsverstärkung | G | 10 bis 100 |
Die hohe Strom- und Spannungsverstärkung macht den Transistor mit einem gemeinsamen Emitter zu einem unverzichtbaren Element in Signalverstärkungs- und Schaltvorrichtungen wie Verstärkern, Radios, Fernsehgeräten und anderen elektronischen Geräten.
Formel zur Berechnung der Transistorverstärkung
Die Formel zur Berechnung des Verstärkungsfaktors eines Transistors im Gleichstrommodus wird wie folgt ausgedrückt:
| β = | IC / IB |
wo IC - konstanter Kollektorstrom und IB - konstantstrombasis.
Die Formel zur Berechnung des Verstärkungsfaktors eines Transistors im Wechselstrommodus wird wie folgt ausgedrückt:
| hfe = | IC / IB |
wo IC - Wechselstromkrümmer, und IB - ac-Basisstrom.
Beachten Sie, dass die Verstärkung des Transistors in Wirklichkeit leicht von den theoretischen Werten abweichen kann, da sie von vielen Faktoren abhängt, einschließlich Temperatur, Versorgungsspannung und anderen.
Der Wert des Transistorverstärkungsfaktors in der Elektronik
Der Verstärkungswert eines Transistors kann über einen weiten Bereich variieren und hängt vom Typ des Transistors, seinem Design und den Betriebsparametern ab. Normalerweise liegt der Verstärkungswert eines Transistors im Bereich von zehn bis mehreren hundert oder Tausenden.
Der hohe Verstärkungswert des Transistors ermöglicht eine effiziente Verstärkung schwacher Signale in elektronischen Geräten. Transistoren mit hoher Verstärkung werden häufig in einer Vielzahl von Geräten wie Leistungsverstärkern, Radios, Fernsehgeräten und anderen elektronischen Geräten verwendet.
Bei der Gestaltung elektronischer Schaltungen müssen jedoch die Grenzwerte für den Verstärkungswert des Transistors berücksichtigt werden, da ein zu hoher Wert zu Signalverzerrungen oder zu instabilem Betrieb des Geräts führen kann. Darüber hinaus kann der Verstärkungswert des Transistors abhängig von den Betriebsbedingungen und externen Faktoren variieren, so dass mögliche Abweichungen bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen.
Insgesamt ist der Verstärkungswert des Transistors ein wichtiger Parameter, der die Effizienz elektronischer Geräte beeinflusst. Bei der Auswahl und Verwendung von Transistoren müssen die Anforderungen an ihren Wert berücksichtigt und geeignete Methoden zur Überwachung und Gewährleistung der Stabilität des Geräts angewendet werden.
Faktoren, die die Verstärkung des Transistors beeinflussen
Die Verstärkung eines Transistors mit einem gemeinsamen Emitter hängt von mehreren Faktoren ab, die für seine Leistung wichtig sind. Betrachten Sie die wichtigsten.
1. Parameter des Transistordesigns:
Die Parameter des Transistors, wie die Abmessungen der Basis und des Emitters, bestimmen seine elektrischen Eigenschaften. Eine Verkleinerung der Basis- und Emitter-Größe kann zu einer verbesserten Verstärkung führen.
2. Das Niveau der Verunreinigungen:
Die Konzentration von Verunreinigungen in den Materialien, die zum Erzeugen des Transistors verwendet werden, kann seine Leistung beeinträchtigen. Eine große Menge an Verunreinigungen kann die Verstärkung verringern.
3. Temperatur:
Die Umgebungstemperatur kann sich auf den Betrieb des Transistors auswirken. Bei erhöhter Temperatur kann der Verstärkungsfaktor sinken.
4. Kollektor- und Basisstrom:
Eine Erhöhung des Kollektorstroms und der Basis kann zu einer Erhöhung der Transistorverstärkung führen. Wenn jedoch ein bestimmter Sättigungsgrad der Ströme erreicht wird, kann eine weitere Erhöhung nicht zu einer Leistungsverbesserung führen.
5. Temperaturstabilität:
Transistoren können empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren, was sich negativ auf ihre Leistung und ihre Verstärkung auswirken kann. Die Temperaturstabilität ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl eines Transistors für bestimmte Anwendungen.
Die Berücksichtigung und die optimale Kombination dieser Faktoren ermöglichen es, die höchstmögliche Verstärkung des Transistors mit einem gemeinsamen Emitter zu erreichen.
