В биполярных структурах доля зарядов, проходящих от эмиттера к коллектору, определяет эффективность работы элемента. Для кремниевых моделей этот показатель обычно находится в диапазоне 0,95–0,99. Чем ближе значение к единице, тем меньше потерь при передаче сигнала.
Пример: Если при подаче 100 мА на вход выходной ток составляет 98 мА, параметр равен 0,98. Для точных измерений используйте мультиметр с функцией фиксации малых токов – погрешность не должна превышать 1%.
На практике отклонения от нормы указывают на дефекты p-n-переходов или перегрев кристалла. Проверьте режим работы: при превышении допустимого напряжения насыщения характеристики резко ухудшаются. Для 2N2222 критическое значение – 1,2 В.
Формула: Отношение выходного тока коллектора (IC) к току эмиттера (IE) даёт искомую величину: IC / IE. Учитывайте, что в схемах с общим базовым включением результат всегда меньше единицы.
Параметр α биполярного прибора: определение и вычисление
Для определения этого параметра измерьте ток коллектора (IC) и эмиттера (IE). Формула:
α = IC / IE
Типовые значения лежат в диапазоне 0,95–0,99. Чем ближе к 1, тем выше эффективность передачи заряда. В схемах с общим эмиттером учитывайте связь с β:
β = α / (1 − α)
При проектировании усилителей выбирайте модели с минимальным разбросом α в рабочем диапазоне температур. Для точных измерений используйте метод четырёх зондов.
Влияние параметра α на усиление в биполярных приборах
Чем ближе α к 1, тем эффективнее передача зарядов между эмиттером и коллектором. Для современных кремниевых структур типичный диапазон – 0.95–0.995. Разница между входным и выходным сигналом сокращается на 5–0.5% соответственно.
Зависимость от конструкции
В схемах с общей базой усиление прямо пропорционально α. При значении 0.98 каждый миллиампер на входе даёт 0.98 мА на выходе. Для повышения точности подбирают легирование областей базы и эмиттера в соотношении 1:100.
Практические корректировки
При проектировании усилителей:
- Проверяйте datasheet на hFB – он связан с α формулой hFB = α/(1-α)
- Для стабильности добавляйте отрицательную обратную связь при α > 0.99
- Компенсируйте температурный дрейф: при +70°C α увеличивается на 0.5–1.2%
Методы определения параметра передачи тока в биполярных приборах
Для точного определения доли зарядов, проходящих через базу и достигающих коллектора, используйте прямое измерение токов. Зафиксируйте ток эмиттера (IE) и ток коллектора (IC), затем примените формулу: α = IC / IE. Погрешность не должна превышать 1–2%.
При отсутствии точных приборов воспользуйтесь datasheet производителя. В документации на серию BC547, например, этот параметр обычно лежит в диапазоне 0,95–0,99. Для маломощных моделей отклонения выше – до 0,92.
В схемах с обратной связью измеря падение напряжения на резисторе эмиттера (RE), вычислите IE = VRE / RE. Затем, зная нагрузку коллектора (RC), найдите IC = (VCC – VCE) / RC. Отношение даст искомую величину.
Температура влияет на результат. При +25°C у кремниевых структур типичное отклонение – 0,005 на каждые 10°C. Для германиевых – 0,01. Корректируйте измерения или стабилизируйте температурный режим.
В импульсных режимах учитывайте ёмкость перехода. При частотах выше 1 МГц доля зарядов, достигающих коллектора, снижается на 5–15%. Для высокочастотных моделей (например, 2N2222) используйте осциллограф с токовыми клещами.
