¿Por qué se mide la ganancia del transistor en términos de corriente?

La proporción inherente de la corriente del emisor / base es BETA. Esta relación no describe la relación de ganancia de voltaje. BETA es importante para desviar y calcular la resistencia de entrada (la cantidad de energía demandada por la fuente de la señal), pero no establece la ganancia de voltaje.

Muchos elementos electrónicos activos tienen una transconductancia , abreviada gm. Multiplicar [gm * resistencia de salida] describe la ganancia de voltaje. Esta matemática es precisa para bipolares, FET (MOS y J FET) y tubos de vacío.

Para dispositivos bipolares, gm es Ie / 0.026; a 26 mA (0,026 amperios), gm es 0,026 / 0,026 = 1 amp / voltio. A 26 microAmps, la GM es 0.000026 / 0.026 = 0.001.

Un bipolar con polarización a 26uA, con 10Kohm en el colector, tendrá 0.001 * 10K o una ganancia de voltaje de 10x (20dB).

Para lograr una ganancia de voltaje controlada, se usan resistencias externas (una en el colector, al menos; opcionalmente, una en el emisor sin un capacitor de derivación).

La ganancia máxima de voltaje para este circuito CommonEmitter es VDD / 0.026volts. Por lo tanto, el suministro de 9v / 0.026 podría producir 9 * 39 = 350X, con una desviación desafiante. Si se reemplazara la resistencia de colector con una fuente de corriente constante (un PNP), su ganancia puede aumentar en 10X o 100X.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Aquí hay dos etapas bipolares, sesgadas idénticamente. La izquierda tiene Av = 1.0X, la derecha tiene Av = 18X.

^{simular este circuito}

La ganancia para cualquier dispositivo tiende a medirse de la manera más útil, dada la física del dispositivo.

Un transistor bipolar, debido a la forma en que está hecho, ocurre cuando en una configuración de emisor común tiene una entrada de baja impedancia y una salida de alta impedancia, y una relación relativamente constante entre la corriente de salida y entrada. Su corriente de entrada es muy dependiente del voltaje de entrada, y su corriente de salida es muy poco dependiente de su voltaje de salida. Ambas dependencias hacen que sea difícil relacionar una ganancia de voltaje medida en un conjunto de condiciones para relacionarse con otro.

Sin embargo, la corriente en una impedancia baja y fuera de una impedancia alta es fácil de medir y es útil en un amplio rango de condiciones de sesgo.

Otros dispositivos tienden a especificarse de la mejor manera para describirlos. Los FET no tienen una corriente de entrada, por lo que están especificados por la transconductancia. Los opamps son de alta impedancia, baja impedancia, por lo que la ganancia de voltaje es algo natural para ellos.

Cuando se usa un BJT en frecuencias de microondas, es difícil medir las corrientes y las impedancias residuales dominan el rendimiento, por lo tanto, los parámetros S se usan para medir la ganancia en la frecuencia operativa. Sin embargo, la versión beta todavía se usa para configurar las condiciones de operación de CC del transistor.

  

¿Por qué se mide la ganancia de un transistor en términos de relación de corriente?   de voltaje?

Estudiar este gráfico debería ayudar: -

Paraunacorrientebasedada(porejemplo,60uA)sepuedeverquelacorrientedelcolectorpermanecebastanteconstante,independientementedelatensióndelemisordelcolectorqueseaplique.EnunextremodelaescalaconVceaaproximadamente1voltio,seobtieneunacorrientedecolectordeaproximadamente11mAy,enelotroextremo,conVcea20voltios,seobtieneunacorrientedecolectordeaproximadamente13mA.

Enotraspalabras,enlamayoríadelosejemplosdecircuitosprácticossepuededecirqueIcesconstanteaaproximadamente12mAparaunacorrientebasede60uA.Estosignificaquelagananciaactualpuedeconsiderarsebastanteconstante(enesteejemploenparticular)enaproximadamente200.Serálamismahistoriaparaotrascorrientesdebase,exceptoquehabráunadisminuciónpequeñaperonotableenlagananciaactualamedidaqueaumentelacorrientedebase.

Ahora,simirasunMOSFETveríasunahistoriasimilar,exceptoquelacorrientedesalidaestádeterminadaporelvoltajedelapuerta:-

EstaeslarazónporlaquelagananciadeunMOSFETseconocecomo"transconductancia" porque se obtienen "amplificadores" para "voltios de entrada" e I / V es conductancia, es decir, inversa de resistencia.

¿Por qué se mide la ganancia de un transistor en términos de relación de corriente en lugar de voltaje?

Respuesta 1

No lo son. La mayoría de los transistores son aproximadamente fuentes de corriente controladas por voltaje, o resistencias variables controladas por voltaje.

Respuesta 2

Porque eso es lo que hacen los transistores (el tipo BJT al que aparentemente te refieres como "transistor").

Una pequeña corriente pasa a través de la base, y se permite que una gran cantidad de corriente fluya a través del colector. El hecho de que pueda pensar que las señales están codificadas por voltaje es irrelevante y, de todos modos, no es correcto para muchas señales.

El transistor BJT es esencialmente una fuente de corriente controlada por corriente . Esto se debe a las propiedades físicas de los semiconductores dispuestos como están en este tipo de transistor .

Esto se refleja en los modelos Ebers-Moll y Gummel-Poon: la ganancia β del transistor es una característica directa de los transistores BJT en la región lineal (generalmente el caso de los circuitos analógicos) y se expresa como: $$ i_C = \ beta i_B $$

Si bien los transistores BJT pueden organizarse en configuraciones que también incluyen el control de voltaje, esto generalmente incluye algunas resistencias externas, que se pueden ver como convertidores de voltaje de corriente. Como tales, las características de voltaje generalmente se consideran derivadas de las características actuales.

Más información sobre Artículo BJT de Wikipedia .