¿Qué propiedad de un transistor BJT lo convierte en amplificador?

Sé cómo podemos amplificar una señal dada usando transistores BJT al polarizarlos. Pero me gustaría saber cuál es esa propiedad crucial que permite que el transistor BJT actúe como un amplificador. ¿Es la naturaleza constante de la corriente de saturación inversa o es la relación definitiva entre la base y la corriente del colector o cualquier otra cosa?

Estoy hablando específicamente del BJT.

— electrofod
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¿Has leído el artículo de Wikipedia sobre transistores?

— HandyHowie

¿Está pensando específicamente en el BJT como un amplificador o transistores en general (por ejemplo, FET)?

— edmz

@edmz, estoy hablando específicamente sobre el BJT

— electrofod

Aquí puede encontrar una vista diferente electronics.stackexchange.com/questions/355899/…

— G36

Respuestas:

Un transistor por sí solo no lo convierte en un amplificador.

El transistor necesita un circuito a su alrededor para hacer la amplificación real (señal).

Dependiendo del circuito, un transistor puede amplificar cambios de corriente y / o cambios de voltaje y eso significa amplificación de potencia . La amplificación de potencia significa que necesita una potencia menor para controlar o generar una potencia mayor.

En mi opinión, la propiedad más básica de un transistor, el cual da lugar a la amplificación (potencia) es la relación actual entre la corriente de base $I_B$ y colector de corriente $I_C$ . Su relación a menudo se conoce como $\beta$ :

β = \frac{{yo}_{C}}{{yo}_{si}}

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

Este $\beta$ también es bastante "visible" en el transistor real, ya que está vinculado a la relación entre los niveles de dopaje del emisor y la base. El emisor tendrá el nivel de dopaje más alto, la base tiene un nivel de dopaje más bajo (podría ser $\beta$ veces más bajo) y el colector tendrá el nivel de dopaje más bajo.

Entonces, si aumentamos el nivel de dopaje de la región base, $\beta$ aumentará y la "amplificación" aumentará.

¿Eso significa que siempre obtendré una amplificación más alta si uso un transistor con un $\beta$ más alto ?

No, depende del circuito que estés usando.

En algunos circuitos, de hecho, un $\beta$ más alto le dará más amplificación.

Por ejemplo, un transistor que controla un relé. Cuando $\beta$ aumenta, podríamos usar una corriente de base más pequeña.

En otros, no te dará más amplificación.

$I_C$ $gm*R_{load}$ $gm$ $R_{load}$ $\beta$

— Bimpelrekkie
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La propiedad crucial que permite que cualquier cosa actúe como un amplificador es que puede controlar una señal de alta potencia, utilizando una entrada de baja potencia.

En el caso de un transistor, es el hecho de que una corriente de base de baja potencia o voltaje de puerta puede cambiar un colector grande o una corriente de drenaje.

Hay una gran cantidad de otros dispositivos que pueden usarse como amplificadores. Uno de los primeros amplificadores de audio utilizó un micrófono de diafragma para modular la tensión de un extremo de una cuerda enrollada alrededor de un tambor giratorio. Las varias vueltas de la cuerda deslizante podrían controlar una gran tensión de salida que provocó un diaframa de voz alta. También busque amplificadores fluídicos, amplificadores magnéticos, amplificadores de tubo de onda viajera (TWTA).

— Neil_UK
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Interesante historia de amplificadores que has mencionado. Considere agregar a su respuesta enlaces con más información, ya que algunos (yo mismo incluido) queremos leer más al respecto ..

— Kelly S. Francés

Curiosamente, todos los ejemplos son transductores, lo que significa: NO es una pequeña cantidad que controla una cantidad mayor DEL MISMO TIPO. Y - lo mismo debe aplicarse también al transistor bipolar: no es (y no puede ser) la corriente de base pequeña que controla la corriente de colector mucho más grande (¿cómo podrían 2 portadores cargados adicionales en la región base permitir la liberación de 500 portadores adicionales en el emisor, suponiendo un valor beta de 250?). No, el BJT es un transductor de voltaje a corriente y es el voltaje Vbe el que determina la corriente del colector.

— LvW

@LvW Con su afirmación de que la corriente de base no controla la corriente del colector, me preocupan los filósofos de Douglas Adams que argumentan que el negro es blanco y mueren en el próximo paso de cebra. Sería más comprensivo si argumentaras que la corriente de compuerta no controla la corriente de drenaje. Me gustaría verte cambiar el voltaje base sin cambiar la corriente base, y luego discutir cuál está realmente controlando la corriente del colector.

— Neil_UK

@Neil_UK, ¿realmente crees que el BJT está controlado por la corriente? Y, es solo una creencia, porque no hay una sola prueba para el control actual. ¿Puede explicar por qué y cómo podría funcionar un control tan actual? Por el contrario, hay muchas pruebas e indicaciones para el control de voltaje (y muchos libros de texto y documentos universitarios buenos (!!) explican este hecho (no es mi "afirmación"). El famoso Barrie Gilbert dice que la corriente de base no deseada sería " mejor visto como un defecto "! ¿Necesita ejemplos / indicaciones para el control de voltaje?

— LvW

@LvW Estoy con Gilbert porque la corriente base no es deseada, pero siempre tiende a estar ahí en los BJT. Puede elegir un modelo gm (controlado por voltaje) o beta (controlado por corriente) para un transistor, ambos funcionan bien dentro de su propio rango. Cuando se trata de la realidad, lo que realmente está sucediendo, luego las explicaciones de que esto es, o lo que parece que su POV no está controlando, no tiene mucho sentido. La física no trata con la realidad, incluso en QM sigue siendo ecuaciones. Así que no te diré que es actual, si no me dices que no lo es, y dejaremos que la gente siga diseñando con parámetros híbridos.

— Neil_UK