Equações e Teoria de Ganho de Transistor de Emissor Comum

Equações e Teoria de Ganho de Transistor de Emissor Comum

Teoria do ganho do transistor com derivações para o ganho do transistor a partir dos princípios de Kirchoff aplicados à configuração do transistor emissor comum.

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O Tutorial de Transistor inclui:

Noções básicas de transistor | Ganho: Hfe, hfe & Beta | Especificações do transistor | Códigos de numeração de transistores e diodos | Escolhendo transistores de substituição

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É possível obter mais informações sobre a operação do transistor examinando um pouco mais a matemática por trás da operação do dispositivo.

Primeiro, a teoria e o ganho serão examinados para o circuito emissor comum, onde o emissor é comum aos circuitos de entrada e saída.

Transistor 2N3553 em uma lata de metal TO39
Transistor 2N3553 em uma lata de metal TO39

Derivação do ganho do transistor

Às vezes é útil usar alguma teoria simples do transistor para derivar os cálculos e fórmulas de ganho.

O circuito mais utilizado é o emissor comum, onde o emissor é comum aos circuitos de entrada e saída.

Ganho do transistor: correntes fluindo no circuito emissor comum
Fluxos básicos de corrente do transistor

Também os valores de ganho do transistor, incluindo Β e HH fe , h fe referem-se ao circuito emissor comum.

Para qualquer circuito de transistor, descobrimos que a seguinte fórmula simples expressa as correntes que fluem para o transistor:

Onde
    Ic = corrente do coletor
    α = Fração de portadoras do emissor atingindo o coletor, normalmente na região de 0,95 a 0,99
    Ie = corrente do emissor
    Ico = Corrente reversa da base para o coletor

Eliminando I e podemos desenvolver a seguinte fórmula:

O fator α/(1 – α) é chamado de Β Beta que é o ganho de corrente do emissor comum. Por exemplo, se α = 0,98, o transistor Beta Β pode ser calculado como 49.

Substituindo é possível determinar a corrente de coletor, I c na equação abaixo:

Assumindo que a corrente reversa é baixa e pode ser ignorada, vemos:

Teoria de ganho de sinal grande e pequeno

O ganho de um transistor varia ligeiramente de acordo com o sinal aplicado e onde ele está na curva de operação.

Como resultado disso, os cálculos e a teoria podem ser adaptados para acomodar isso. Na verdade, muitas vezes dois números são citados. Ambos H fe , h fe são vistos em folhas de dados para transistores, H fe sendo o ganho DC e h fe sendo o pequeno ganho de sinal.

As folhas de dados normalmente definem as condições de teste em que os testes foram feitos, e desta forma é possível interpretar o desempenho e comparar diferentes dispositivos.

As equações para as diferentes condições podem ser dadas como:

Pode-se ver que h fe descreve as pequenas mudanças de sinal, enquanto H fe usa os níveis totais de corrente.

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