Išsamus HFE vadovas tranzistoriuose

Transistoriai yra esminiai modernių elektroninių prietaisų komponentai, įgalinantys signalo amplifikaciją ir valdymą.Šis straipsnis remiasi žiniomis, susijusiomis su HFE, įskaitant tai, kaip pasirinkti tranzistoriaus HFE vertę, kaip rasti HFE ir įvairių tipų tranzistorių padidėjimą.Tyrinėdami HFE, mes įgyjame gilesnį supratimą apie tai, kaip tranzistoriai veikia ir jų vaidmuo elektroninėse grandinėse.

Transistoriai yra labai svarbūs šiuolaikiniuose elektroniniuose prietaisuose, įgalindami signalo amplifikaciją ir valdymą.Šis straipsnis gilinasi į HFE žinias, įskaitant tai, kaip pasirinkti tranzistoriaus HFE vertę, kaip rasti HFE ir įvairių tipų tranzistorių padidėjimą.Tyrinėdami HFE, mes įgyjame gilesnį supratimą apie tai, kaip tranzistoriai veikia ir jų vaidmuo elektroninėse grandinėse.

Esant bendram emiterio konfigūracijai, bipolinio sankryžos tranzistoriaus (BJT) į priekinė srovė yra žinoma kaip HFE.Šis be matmenų indeksas matuoja tranzistoriaus gebėjimą sustiprinti srovę.

Tiksliau, jis yra tranzistoriaus kolektoriaus srovės ir jo bazinės srovės santykis.Pvz., Jei tranzistoriaus HFE vertė yra 100, tai reiškia, kad kiekvienam bazinės srovės 1MA padidėjimui kolektoriaus srovė padidės 100 mA.

Ši savybė daro HFE pagrindinį parametrą kuriant BJT grandines.Vis dėlto svarbu pažymėti, kad net to paties modelio tranzistoriai gali turėti reikšmingų jų HFE verčių variantų.Todėl grandinės projektai neturėtų būti pagrįsti tik tiksliomis HFE vertėmis, kad būtų tinkamai veikiamos.

Norėdami suprasti DC padidėjimą, dar žinomą kaip beta (β) arba HFE, iš bipolinio jungiamojo tranzistoriaus (BJT), mes pasineriame į jo matavimo metodą.HFE yra DC kolektoriaus srovės (IC) ir DC bazinės srovės (IB) santykis, kurį išreiškia paprasta formulė HFE = IC/IB.

Paprastai atliktumėte šiuos veiksmus:

1. Paruoškite grandinę

Prieš pradėdami, turite sukurti grandinę, kuri galėtų tiksliai valdyti srovę, tekančią į pagrindą, ir tuo pačiu metu išmatuoti srovę, tekančią iš kolektoriaus.Paprastai tai apima žinomo rezistoriaus sujungimą su baze ir tikslios įtampos pritaikymą.Šis žingsnis yra esminis eksperimentui, reikalaujant kruopštaus operacijos, kad būtų užtikrintas vėlesnių matavimų tikslumas.

2. Išmatuokite bazinės srovę (IB)

Bazinė srovė apskaičiuojama išmatuojant įtampos kritimą per rezistorių, prijungtą prie pagrindo.Naudodamiesi Ohmo dėsniu (V = IR), mes galime apskaičiuoti srovę, tekančią per pagrindą su žinomu rezistoriaus verte ir įtampos kritimu.Šis procesas reikalauja tikslaus įtampos matavimų, nes bet kokia paklaida gali turėti įtakos galutiniam srovės padidėjimo matavimui.

3. Išmatuokite kolektoriaus srovę (IC)

Panašiai kaip bazinės srovės matavimas, kolektoriaus srovės matavimas apima įtampos kritimo matavimą per žinomą rezistorių, esantį kolektoriaus kelyje.Vėl pritaikę Ohmo įstatymus, galime nustatyti, kiek srovės, tekančios per kolekcininką, kiekį.Šis žingsnis reikalauja tokio paties lygio dėmesio ir tikslumo kaip ir ankstesnis.

4. Apskaičiuokite HFE vertę

Esant išmatuotoms bazinės srovės ir kolekcininko srovės vertėms, padalijus kolektoriaus srovę iš bazinės srovės, gaunama HFE vertė.Šis santykis parodo tranzistoriaus gebėjimą sustiprinti srovę nuolatinės srovės sąlygomis.

Svarstymai

Svarbu pažymėti, kad jis nėra fiksuota vertė.Tai gali skirtis priklausomai nuo naudojamo tranzistoriaus, aplinkos temperatūros pokyčių ir kolektoriaus srovės svyravimų.Todėl, norint išvengti nestabilios grandinės eksploatavimo, labai svarbu nepasitikėti pernelyg stipriai pasikliauti fiksuota HFE verte.

Bipolinių sankryžų tranzistorių (BJT) nuolatinės srovės padidėjimas yra kritinė metrika, skirta įvertinti jų sugebėjimą sustiprinti srovę, būtiną elektroninės grandinės projektavimui ir pritaikymui.Čia yra keletas HFE verčių svarbos aspektų:

Amplifikacija: HFE reikšmė daro tiesioginę įtaką tranzistoriaus amplifikacijos galimybėms.Daugelyje grandinių dizainų tranzistoriai naudojami silpniems signalams amplifikuoti, o HFE dydis nustato amplifikacijos laipsnį: kuo didesnė HFE vertė, tuo ryškesnė įvesties srovės amplifikacija.

Norisas: Tranzistoriaus šališkumui, t. Y. Nustatant savo veiklos būseną, HFE vertė naudojama apskaičiuojant bazinę srovę, reikalingą tam tikros kolekcininko srovei pasiekti, kuri yra labai svarbi stabiliai grandinės veikimui.

Grandinės dizainas: grandinės projektavimo procese, ypač konfigūracijose, susijusiose su paprastųjų emiterio stiprintuvais, stiprintuvo padidėjimas yra proporcingas HFE vertei, todėl HFE supranta HFE, būtiną kurti efektyvias grandines.

Perjungimo programos: Skaitmeninėse grandinėse ir kitose programose, kuriose tranzistoriai naudojami kaip jungikliai, HFE vertė užtikrina, kad tranzistorius galėtų efektyviai įjungti arba išjungti, atsižvelgiant į tam tikrą bazinę srovę, kuri yra lemiama grandinės patikimumui.

Tačiau dėl gamybos proceso skirtumų net to paties modelio tranzistoriai gali turėti skirtingas HFE vertes, o šios vertės gali keistis esant temperatūrai ir eksploatavimo sąlygoms.Todėl inžinieriai paprastai nesiremia fiksuota HFE verte, kad užtikrintų teisingą grandinės veikimą.Vietoj to, jie užtikrina, kad grandinė gali stabiliai veikti numatomame HFE verčių diapazone - metodas, padedantis pasiekti patikimesnius ir patikimesnius grandinės dizainus.

Paprastai tam tikro tranzistoriaus HFE vertę galima rasti gamintojo tranzistoriaus duomenų lape, kuriame aprašomi tranzistoriaus techniniai parametrai.Tai apima maksimalią galią, kurią tranzistorius gali atlaikyti, jo dabartinę talpą, maksimalią įtampą ir dominančią HFE vertę.

Tačiau verta paminėti, kad HFE vertė duomenų lapuose paprastai nurodoma kaip galimas diapazonas, o ne tikslus skaičius.Priežastis yra ta, kad nedideli gamybos proceso skirtumai reiškia, kad net to paties modelio tranzistoriai gali turėti skirtingas HFE vertes.Be to, tranzistorių HFE vertė gali skirtis skirtingomis darbo sąlygomis (tokiomis kaip temperatūros pokyčiai ar kolektoriaus srovės pokyčiai).

Jei jums reikės žinoti tikslią konkretaus tranzistoriaus HFE vertę konkrečiomis sąlygomis, turėsite ją išmatuoti patys.Šis procesas apima žinomos srovės taikymą tranzistoriaus bazei ir išmatuoti gautą kolektoriaus srovę.Remdamiesi šiomis dviem vertėmis, galite apskaičiuoti HFE vertę.Norėdami supaprastinti šį procesą, yra specializuotų instrumentų, parduodamų tranzistoriaus HFE matavimui.

Nors HFE reikšmė yra vertinga nuoroda, remiantis konkrečia HFE vertė nėra gera strategija kuriant grandines.Faktinė tranzistoriaus HFE vertė gali žymiai svyruoti, todėl grandinės dizainai turėtų užtikrinti, kad grandinė galėtų stabiliai veikti numatomame HFE verčių diapazone, o ne pritvirtinti pagal konkrečią vertę.Šis požiūris padeda sukurti tvirtesnius ir patikimesnius elektroninius dizainus.

Elektronikoje mes dažnai kalbame apie „padidėjimą“, kuris yra standartas, skirtas išmatuoti skirtumą tarp išvesties ir įvesties.Tranzistoriams šis skirtumas pasireiškia keliomis padidėjimo formomis, atsižvelgiant į specifinę tranzistoriaus konfigūraciją ir parametrus.

Dvi dabartinio pelno formos

Beta (β) arba HFE:

Kai mes kalbame apie bipolinio sankryžos tranzistoriaus (BJT) beta (β) arba HFE, mes remiamės dabartiniu padidėjimu bendrojo emitero konfigūracijoje.Įsivaizduokite, kad išmatuokite nuolatinę srovę, tekančią per tranzistoriaus kolekcionierių (IC), ir palyginkite jį su DC, patenkančia į pagrindą (IB).Β reikšmė yra šio santykio rezultatas, tiesiogiai paveikiantis, kaip tranzistorius padidina srovę.NPN tranzistoriai naudoja β, o PNP tranzistoriai naudoja β '.

Jis:

Panašiai kaip HFE, HFE daugiausia dėmesio skiria mažos signalo srovei, tačiau šį kartą kintamos sąlygos, t. Y., Esant nuolat kintančioms srovėms ir įtampai.Paprastai jis matuojamas tam tikru dažniu, parodant, kaip tranzistorius tvarko greitai keičiant signalus.

Kiti svarbūs pelno tipai

Alfa (α):

Alfa padidėjimas stebimas bendrosios bazės konfigūracijoje, palyginant DC kolektoriaus srovę (IC) su DC emiterio srove (ty).Daugelio tranzistorių α vertė yra labai artima, tai reiškia, kad srovė beveik visiškai pervedama iš emiterio į kolekcininką.

Įtampos padidėjimas (AV):

Tada įtampos padidėjimas (AV) sutelktas į išėjimo įtampos ir įvesties įtampos santykį.Įtampos padidėjimo supratimas yra labai svarbus analizuojant stiprintuvo grandinių našumą, nes ji mums nurodo, kiek kartų stiprintuvas gali padidinti įvesties signalą.

Galios padidėjimas (AP):

Galiausiai galios padidėjimas (AP) yra nepaprastai svarbus galios programose, matuojant išėjimo galios ir įvesties galios santykį.Šis parametras ypač taikomas vertinant grandinių, tokių kaip galios stiprintuvai, našumą.

Transistoriaus HFE vertė, dar žinoma kaip β, yra pagrindinis jo galimybių kaip stiprintuvo galimybių rodiklis.Paprasčiau tariant, tai mums nurodo, kiek kartų tranzistorius gali sustiprinti bazinę srovę (IB), kad sudarytų didesnę kolektoriaus srovę (IC).Šį procesą galima apibūdinti paprasta lygtimi: ic = hfe * ib = β * ib.

Įsivaizduokite, jei įvestumėte 1MA (miliamperą) srovės į tranzistoriaus pagrindą, o tranzistoriaus HFE vertė yra 100 teoriškai, kolektoriaus srovė padidėtų iki 100 mA (miliampera).Šis padidėjimas ne tik atspindi tranzistoriaus, kaip dabartinio stiprintuvo, vaidmenį, bet ir parodo, kaip jis gali paversti nedidelius pokyčius į reikšmingus rezultatus.

Nors paprastai manome, kad tranzistoriaus HFE vertė yra tam tikrame fiksuotame diapazone, pavyzdžiui, 10–500, iš tikrųjų, šiai vertei įtakos turi tokie veiksniai kaip temperatūros ir įtampos svyravimų pokyčiai.Todėl net to paties modelio tranzistoriams HFE vertės gali skirtis.

Tiesioginis būdas nustatyti konkrečią tranzistoriaus HFE vertę yra pasikonsultuoti su gamintojo duomenų lapu.Tačiau duomenų lapai paprastai suteikia HFE vertės diapazoną, o ne konkretų skaičių.Tai atspindi faktą, kad, nepaisant gamybos metodų tikslumo, kiekvieno tranzistoriaus HFE vertės užtikrinti yra sudėtinga.Taigi gamintojai teikia daugybę galimų HFE verčių.

Atsižvelgiant į būdingą HFE kintamumą, labai svarbu sukurti stabilią ir nuspėjamą tranzistoriaus grandinę.Tai reiškia, kad dizaineriams reikia atsižvelgti į galimus HFE svyravimus, užtikrindami, kad grandinė gali išlaikyti stabilų našumą net ir keičiant HFE vertes.Ši projektavimo strategija padeda įveikti tranzistoriaus našumo nenuspėjamumą, užtikrinant patikimą grandinių veikimą.

• - Apibrėžimas: bendro emitero amplifikacijos koeficientas, parodantis tranzistoriaus kolektoriaus srovės ir bazinės srovės santykį (HFE = IC/IB)
• - Tipiškas diapazonas: taikoma nuo 10 iki 500 kartų, o dauguma verčių yra 100
• - Kintamumas: Tarp to paties tipo tranzistorių gali būti reikšmingų skirtumų
• - Temperatūros stabilumas: paveiktas temperatūros, HFE mažėja kylančia temperatūra
• - Dabartinis stabilumas: leidžia kolekcininko srovei labai kinta nekeliant reikšmingai su kolektoriaus srove
• - Gaukite klaidą: Bipolinio tranzistoriaus padidėjimui, nukrypimai ir poslinkiai yra svarbūs įrenginio veikimui
• - Aplinkos stabilumas: naudojamas daugybei tranzistorių, kur tranzistoriaus HFE gali turėti reikšmingą poveikį
• - Natūralus silpninimas: esant mažoms srovės amplitudėms, natūralus silpnėjimas lemia HFE vertės sumažėjimą, kad būtų užtikrintas nuoseklus našumas
• - Naudojimas grandinėse: plačiai naudojamas grandinės projektavimo srityje, pavyzdžiui, norint nustatyti stabilų elektrinį tranzistoriaus kolektoriaus-bazės grandinėse

Gidėdami gilindamiesi į tai, kaip tranzistoriai tvarko srovę, mes analizuojame jų našumą skirtinguose veikimo regionuose.Kiekvienas regionas yra specifinis tranzistoriaus naudojimo būdas, o šiais režimais - dabartinis padidėjimas - tranzistoriaus gebėjimas sustiprinti - vardo.Pažvelkime atidžiau į šiuos darbinius regionus:

1. Aktyvus regionas (tiesinis regionas)

Čia įvyksta tranzistoriaus, kaip stiprintuvo, magija.Šiame regione tranzistoriaus bazė ir emiteris turi šališkumą į priekį - įvardykite duris šiek tiek atsidarytos, leidžiančios praeiti srovę.Tuo tarpu bazė ir kolekcionierius yra atvirkštiniai, panašūs į kitas duris tvirtai uždarytas, neleidžiant srovei tekėti neteisinga linkme.Šioje sąrankoje srovė gali tekėti iš kolektoriaus į emiterį, o dabartinis padidėjimas (HFE arba β) čia vaidina lemiamą vaidmenį, nustatant signalo amplifikacijos laipsnį.

2. sodrumo regionas

Soties regionas yra būklė, kurioje tranzistorius veikia visiškai, o tiek nuo bazės, tiek nuo bazės ir kolektoriaus jungtys yra nukreiptos į priekį.Įsivaizduokite tai kaip visiškai atviri vandens vartai, leidžiantys vandeniui (srovei) laisvai tekėti.Tačiau, kai srovė pasieks savo ribą, net jei bazinė srovė ir toliau didės, tekanti srovė dar daugiau nepadidės.Tai yra vadinamoji sodrumo būsena-tranzistorius veikia kaip uždaras jungiklis, kuris negali atidaryti toliau.

3. Ribinis regionas

Galiausiai iškirpos sritis yra tas režimas, kai tranzistorius išjungtas, neleidžiantis bet kuriai srovei praeiti.Čia tiek bazės ir emiteros, tiek nuo bazės iki kolektoriaus jungtys yra atvirkštinės, kaip ir dvi durys tvirtai uždaromos, sustabdančios bet kokį srovės srautą.Šioje būsenoje, kadangi bazinė srovė yra lygi nuliui, kolekcininko srovė natūraliai taip pat yra lygi nuliui, todėl dabartinis padidėjimas teoriškai nulis.

Kaip temperatūra veikia HFE

Vykdydami tranzistorių, pamatysite, kad HFE arba jo dabartinis padidėjimo/amplifikacijos koeficientas keičiasi atsižvelgiant į aplinkinę aplinkos temperatūrą.Paprastai, kylant temperatūrai, jis linkęs mažėti.Tai reiškia, kad kai naudojami tranzistoriai aplinkoje, kuriai reikšmingi temperatūros svyravimai, reikia ypatingo dėmesio.Temperatūros kilimas gali sumažinti tranzistoriaus našumą ir stabilumą, darant įtaką jūsų grandinės projektavimui ir galutiniam pritaikymui.

Kolekcionieriaus srovės pokyčių poveikis HFE

Praktiškai tranzistoriaus HFE nėra fiksuota vertė.Tai palaipsniui mažėja didėjant kolektoriaus srovei (IC).Tai reiškia, kad HFE kintamumo supratimas yra labai svarbus grandinių projektams, kai kolekcininkų srovė gali skirtis.Tai tiesiogiai susiję su bendru grandinės veikimu, kuriai gali turėti įtakos HFE pokyčiai.

Senėjimas, degradacija ir jų poveikis HFE

Laikui bėgant, senėjimo ir skilimo poveikis naudojant tranzistorius gali sukelti HFE pokyčius.Šiuos pokyčius gali sukelti įvairūs veiksniai, įskaitant ilgalaikį naudojimą, neigiamas aplinkos sąlygas ar elektrinį stresą.Taikant programas, kai reikia griežtai stabilumo, atsižvelgiant į ilgalaikį tranzistoriaus HFE stabilumą laikui bėgant tampa ypač svarbu.HFE stabilumo užtikrinimas yra raktas norint išlaikyti nuolatinį normalų grandinės veikimą.

Atstovaujant tranzistoriaus srovės padidėjimui, naudojami keli simboliai, kiekvienas atspindi skirtingą dabartinio padidėjimo aspektą:

Beta (β): Beta (β) yra įprastas tranzistoriaus į priekinės srovės simbolis, pirmiausia įvestas elektroninės grandinės projektavimo fazės metu.

Jis: Jis yra specifinis žymėjimas, naudojamas apibūdinti tranzistoriaus srovės padidėjimą bendrojo emitero konfigūracijoje, kur „H“ reiškia mažos parametro būseną „F“, o „E“ reiškia „Emets“, o „E“ reiškia bendrą emiterį.konfigūracija.Iš esmės jis yra prilygstantis mažos signalo beta vertei ir dažniausiai pastebimas tranzistoriaus duomenų lapuose ir grandinės projektavimo skaičiavimuose.

Nors HFE, jis ir beta versija yra plačiai naudojami santrumpos, jis ir čia dažniau matomi techniniuose dokumentuose.Tačiau dėl reikšmingų dabartinio padidėjimo skirtumų tarp skirtingų tranzistorių šios žymėjimai dažnai turi daugiau teorinės reikšmės.Todėl, norint sukurti bet kokią tranzistoriaus grandinę, nesvarbu, ar tai mažų signalų, ar DC programos, svarbu prisitaikyti prie reikšmingo dabartinio padidėjimo kintamumo.

Nors jis ir beta yra susijusios tranzistoriaus dabartinio padidėjimo priemonės, jie skiriasi reprezentacijomis (AC ir DC), naudojimo ir įvardijimo konvencijomis.Šių skirtumų supratimas yra labai svarbus norint efektyviai projektuoti ir analizuoti tranzistorių grandines.

Šis straipsnis išsamiai apžvelgia dabartinį bipolinių jungčių tranzistorių (BJT) padidėjimą (HFE)-pagrindinę metriką, naudojamą tranzistoriaus gebėjimui padidinti srovę.HFE yra bazės ir kolektorių srovių santykio matas ir yra labai svarbus grandinių, apimančių BJT, projektavimui.Nors tranzistoriaus HFE vertę galima gauti iš gamintojo duomenų lapo, svarbu pažymėti, kad praktikoje HFE vertė turi gamybos proceso pokyčius, temperatūros pokyčius ir srovės svyravimus ir gali žymiai skirtis.Užuot pasikliaudami tik fiksuota HFE verte, grandinės dizaineriai turėtų atsižvelgti į galimų HFE variacijų diapazoną, kad būtų užtikrintas grandinės stabilumas ir patikimumas.Be to, straipsnyje aptariamos dabartinės padidėjimo būsenos skirtinguose darbo regionuose, veiksnius, turinčius įtakos HFE, ir skirtumus tarp HFE ir kitų dabartinių padidėjimo parametrų, tokių kaip HFE ir beta, ir suteikia išsamų supratimą apie tai, kaip tranzistoriai tvarko dabartinius ir sustiprina signalus.

1. Koks yra dabartinis tranzistoriaus pelnas?

Kolektoriaus srovės ir bazinės srovės santykis vadinamas srovės stiprinimu, simbolizuojamu kaip βDC arba HFE, mažos galios tranzistoriams tai paprastai yra nuo 100 iki 300.

2.Kaip išbandote, ar tranzistorius yra blogas, ar geras?

Prijunkite neigiamą multimetro zondą prie bazinės išvesties (paprastai juodo zondo), o teigiamą (raudoną) pirmiausia - su kolektoriumi, o paskui - į emiterį.Gauti vertę ~ 500–1500 omų diapazone patvirtina teisingą tranzistoriaus veikimą.

3. Kaip išmatuojate tranzistorių su multimetru?

Prijunkite neigiamą multimetro zondą prie bazinės išvesties (paprastai juodo zondo), o teigiamą (raudoną) pirmiausia - su kolektoriumi, o paskui - į emiterį.Gauti vertę ~ 500–1500 omų diapazone patvirtina teisingą tranzistoriaus veikimą.