Welche Eigenschaft eines BJT-Transistors macht ihn zu einem Verstärker?

Ich weiß, wie wir ein bestimmtes Signal mit BJT-Transistoren verstärken können, indem wir sie vorspannen. Aber ich würde gerne wissen, was diese Crux-Eigenschaft ist, die es dem BJT-Transistor ermöglicht, wie ein Verstärker zu wirken. Ist es die konstante Natur des umgekehrten Sättigungsstroms oder ist es die eindeutige Beziehung zwischen der Basis und dem Kollektorstrom oder irgendetwas anderes?

Ich spreche speziell über das BJT.

— Elektrophod
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Haben Sie den Wikipedia-Artikel über Transistoren gelesen?

— HandyHowie

Denken Sie speziell an den BJT als Verstärker oder Transistoren im Allgemeinen (z. B. FETs)?

— Edmz

@edmz Ich spreche speziell über das BJT

— Elektrophod

Hier finden Sie eine andere Ansicht electronic.stackexchange.com/questions/355899/…

— G36

Antworten:

Ein Transistor allein macht ihn nicht zu einem Verstärker.

Der Transistor benötigt eine Schaltung um ihn herum, um die eigentliche (Signal-) Verstärkung durchzuführen.

Abhängig von der Schaltung kann ein Transistor Stromänderungen und / oder Spannungsänderungen verstärken, und das bedeutet Leistungsverstärkung . Leistungsverstärkung bedeutet, dass Sie eine kleinere Leistung benötigen, um eine größere Leistung zu steuern oder auszugeben.

Meiner Meinung nach ist die grundlegendste Eigenschaft eines Transistors, die zu einer (Leistungs-) Verstärkung führt, die Strombeziehung zwischen dem Basisstrom und dem Kollektorstrom . Ihr Verhältnis wird oft als : $I_B$ $I_C$ $\beta$

β = \frac{{ich}_{C.}}{{ich}_{B.}}

$\beta = \frac{I_C}{I_B}$

Dieses ist auch im tatsächlichen Transistor ziemlich "sichtbar", da es mit dem Verhältnis zwischen den Dotierungspegeln des Emitters und der Basis verbunden ist. Der Emitter hat das höchste Dotierungsniveau, die Basis hat ein niedrigeres Dotierungsniveau (es könnte mal niedriger sein) und der Kollektor hat das niedrigste Dotierungsniveau. $\beta$ $\beta$

Wenn wir also das Dotierungsniveau der Basisregion erhöhen, steigt und die "Amplifikation" steigt. $\beta$

Bedeutet das, dass ich immer eine höhere Verstärkung bekomme, wenn ich einen Transistor mit einem höheren ? $\beta$

Nein, es hängt von der verwendeten Schaltung ab.

In einigen Schaltkreisen führt eine höhere stärkeren Verstärkung. $\beta$

Zum Beispiel ein Transistor, der ein Relais steuert. Wenn erhöht wird, könnten wir einen kleineren Basisstrom verwenden. $\beta$

In anderen Fällen erhalten Sie keine weitere Verstärkung.

Zum Beispiel ein Common Emitter-Verstärker, vorausgesetzt, wir ändern den Gleichstrom . In einem CE-Verstärker beträgt die Spannungsverstärkung . Um mehr Gewinn zu erzielen, müssten wir oder erhöhen . Beides kann unabhängig von . $I_C$ $gm*R_{load}$ $gm$ $R_{load}$ $\beta$

— Bimpelrekkie
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Die entscheidende Eigenschaft, die es ermöglicht, dass alles als Verstärker fungiert, besteht darin, dass es ein Signal mit hoher Leistung unter Verwendung eines Eingangs mit niedriger Leistung steuern kann.

Im Fall eines Transistors ist es die Tatsache, dass ein Basisstrom oder eine Gate-Spannung mit niedriger Leistung einen großen Kollektor- oder Drainstrom verändern kann.

Es gibt eine ganze Reihe anderer Geräte, die als Verstärker verwendet werden können. Einer der frühesten Audioverstärker verwendete ein Membranmikrofon, um die Spannung eines Endes einer Saite zu modulieren, die um eine rotierende Trommel gewickelt war. Die mehreren Umdrehungen der Rutschschnur könnten eine große Ausgangsspannung steuern, die eine laut sprechende Membran zieht. Suchen Sie auch nach Fluidverstärkern, Magnetverstärkern und Wanderwellenröhrenverstärkern (TWTAs).

— Neil_UK
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Interessante Geschichte der von Ihnen erwähnten Verstärker. Bitte erwägen Sie, Ihre Antwort mit Links zu weiteren Informationen zu ergänzen, da einige (ich selbst eingeschlossen) möglicherweise mehr darüber lesen möchten.

— Kelly S. French

Interessanterweise sind alle Beispiele Wandler - was bedeutet: Es ist NICHT eine kleine Menge, die eine größere Menge der gleichen Art steuert. Und - das Gleiche muss auch für den Bipolartransistor gelten: Es ist nicht (und kann nicht sein) der kleine Basisstrom, der den viel größeren Kollektorstrom steuert (wie könnten 2 zusätzliche geladene Ladungsträger im Basisbereich die Freisetzung von 500 zusätzlichen Ladungsträgern ermöglichen) der Emitter unter der Annahme eines Beta-Wertes von 250?). Nein - der BJT ist ein Spannungs-Strom-Wandler und es ist die Spannung Vbe, die den Kollektorstrom bestimmt.

— LvW

@LvW Mit Ihrer Behauptung, dass der Basisstrom den Kollektorstrom nicht steuert, denke ich an Douglas Adams 'Philosophen, die argumentieren, dass Schwarz weiß ist und beim nächsten Zebrastreifen getötet werden. Ich wäre sympathischer, wenn Sie argumentieren würden, dass der Gate-Strom den Drain-Strom nicht steuert. Ich würde gerne sehen, dass Sie die Basisspannung ändern, ohne den Basisstrom zu ändern, und dann darüber streiten, welche wirklich den Kollektorstrom steuert.

— Neil_UK

@Neil_UK, glauben Sie wirklich immer noch, dass der BJT stromgesteuert ist? Und - es ist nur ein Glaube, denn es gibt keinen einzigen Beweis für die Stromkontrolle. Können Sie erklären, WARUM und WIE eine solche Stromregelung funktionieren könnte? Im Gegensatz dazu gibt es viele Beweise und Hinweise für die Spannungsregelung (und viele gute (!!) Lehrbücher und Universitätspapiere erklären diese Tatsache (es ist nicht meine "Behauptung"). Der berühmte Barrie Gilbert sagt, dass der unerwünschte Basisstrom " am besten als Defekt angesehen "!

— Benötigen

@LvW Ich bin bei Gilbert, dass der Basisstrom unerwünscht ist, aber in BJTs immer vorhanden ist. Sie können ein gm-Modell (spannungsgesteuert) oder ein Beta-Modell (stromgesteuert) für einen Transistor auswählen. Beide Modelle funktionieren gut in ihrem eigenen Bereich. Wenn es um die Realität geht, was wirklich passiert, dann sind Erklärungen, dass dies ist oder was Ihr POV zu sein scheint, nicht kontrollierend, es macht nicht viel Sinn. Die Physik befasst sich nicht mit der Realität, selbst im QM sind es immer noch Gleichungen. Ich werde Ihnen also nicht sagen, dass es aktuell ist, wenn Sie mir nicht sagen, dass es nicht aktuell ist, und wir lassen die Leute immer noch mit hybriden Parametern entwerfen.

— Neil_UK