Ce que l'on appelle le "gain courant de l'émetteur commun" est une plage pas une constante. Les bonnes conceptions n'en dépendent pas.

Réponse courte : le modèle Ebers-Moll donne une relation entre le courant du collecteur et la tension base-émetteur. Ainsi, vous pouvez voir la tension base-émetteur comme étant contrôlée par le courant du collecteur ou comme le courant du collecteur étant contrôlé par la tension base-émetteur.

Beaucoup de gens affirment incorrect qu'il existe une relation utile entre le courant de base et le courant de collecteur, et ainsi prétendre à tort qu'un transistor est une «source de courant commandée par courant». Un transistor n'est pas une source de courant contrôlée en courant.

Réponse longue :

La confusion quant à savoir si un BJT est contrôlé en courant ou contrôlé en tension vient de deux sources. La première est que les équations que nous utilisons pour décrire les circuits électriques ne sont pas des définitions d’une variable par rapport à plusieurs autres. Ils décrivent plutôt une contrainte entre plusieurs variables. Prenons la loi d'Ohm: \ $ V = IR \ $. Ceci n'est pas une définition de la tension. \ $ I = V / R \ $ n'est pas non plus une définition du courant ou \ $ R = V / I \ $ une définition de la résistance. Il dit plutôt que dans n'importe quel circuit (impliquant un dispositif ohmique), cette égalité sera toujours valable. Quelle que soit la façon dont nous modifions le courant, la tension restera toujours proportionnelle au courant. Quelle que soit la manière dont nous modifions la tension, le courant restera toujours proportionnel à la tension. (Histoire vraie: j'ai reçu une fois un CV d'un homme qui a énuméré comme l'une de ses qualifications qu'il connaissait et pouvait utiliser la loi d'Ohm "sous les trois formes.")

Les contraintes les plus importantes dans la description comment un transistor fonctionne dans un circuit sont les équations de diode de Schockley utilisées dans le modèle Ebers-Moll. En mode actif , cela entraîne la contrainte que: $$ I_E = I_ {ES} (e ^ {V_ {BE} / V_T} - 1) $$

où \ $ I_ {ES} \ $ est une constante qui décrit le transistor, et \ $ V_T \ $ est la tension thermique (environ 26 mV à température ambiante). Donc ceci décrit une relation (contrainte) entre le courant de l'émetteur, \ $ I_E \ $, et la tension entre la base et l'émetteur, \ $ V_ {BE} \ $. Oui, le courant est sur le côté gauche et la tension sur le côté droit, mais c'est uniquement parce que le \ $ - 1 \ $ rend un peu difficile l'écriture dans l'autre sens. En fait, quand \ $ e ^ {V_ {BE} / V_T} \ gg 1 \ $ il est parfois utile d'écrire \ $ V_ {BE} = \ frac {1} {V_T} \ log (I_E / I_ {ES }) \ $.

Néanmoins, la physique derrière le modèle Ebers-Moll, est généralement pensée de la façon dont @RedGrittyBrick le décrit: la tension entre la base et l'émetteur contrôle le courant des porteurs minoritaires dans la base (étant donné les dopages relatifs de l'émetteur et de la base).

La deuxième source de confusion vient d'une autre déclaration que les gens font à propos des transistors qui est complètement fausse. Ceci est une déclaration qu'un transistor a un "gain de courant à émetteur commun" bien défini, ou \ $ h_ {FE} \ $. J'écrirai ceci en très gros pour que les gens ne le manquent pas:

Un transistor n'a pas de gain de courant d'émetteur commun (bien défini).

C'est certainement le cas qu'il y ait un défaut dans les transistors à jonction bipolaire où il y a toujours un courant de fuite à travers la base, mais le courant de fuite n'est pas bien défini entre une paire du même type des transistors, et il n'y a pas non plus de relation linéaire simple qui décrit le courant de base en termes de courant d'émetteur dans un transistor spécifique. Le courant à travers la base est causé par un certain nombre de facteurs, tels que les niveaux de dopage relatifs de la base et de l'émetteur et la largeur de la base, qui sont difficiles à contrôler pendant la fabrication. Jetons un œil à la fiche technique du Fairchild PN2222. Vous verrez que \ $ h_ {FE} \ $ est donné sous forme de plage. Il se situe entre 100 et 300 (un facteur de différence 3!) Lorsque le courant du collecteur est de 150 mA. Mais \ $ h_ {FE} \ $ n'est pas inférieur à 35 lorsque \ $ I_C \ $ est à 0,1 mA. Un autre facteur de 3 différent! Donc \ $ h_ {FE} \ $ n'est pas comme la résistance mesurée d'un résitor. \ $ h_ {FE} \ $ n'est pas une constante et n'est pas une description utile du gain du transistor.

Lors de la conception d'un amplificateur, la seule chose que vous utilisez \ $ h_ { FE} \ $ pour est de décider si le courant de fuite du transistor sera supportable pour vous ou non. Si le \ $ h_ {FE} \ $ est trop bas pour votre cas d'utilisation, vous devrez soit choisir un transistor différent (probablement plus cher), soit remplacer le transistor unique par une paire Darlington.

Maintenant, je vais à nouveau écrire ceci en grand pour que les gens ne le manquent pas:

Un bon design jamais dépend de \ $ \ beta \ $ (\ $ h_ {FE} \ $) ayant une valeur particulière.

Essayez le miroir de courant Wilson suivant pour voir comment vous construisez une source de courant contrôlée par le courant. Q3 est spécifiquement inclus pour réduire la dépendance à \ $ ​​\ beta \ $. Je vous encourage à changer tous les 2N3094 en 2N3055 (ou à l'un des autres transistors qui a un \ $ \ beta \ $ différent du 2N3094) pour voir que le courant de sortie est toujours environ 2x le courant d'entrée.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

La réponse dépend de votre point de vue.

Un physicien pourrait dire que l'action fondamentale dans un BJT est qu'un champ électrique à travers la jonction base-émetteur diminue la largeur de la zone de déplétion. C'est ce champ électrique, mesuré en volts, qui contrôle le mouvement des porteurs de charge. Par conséquent, le BJT est contrôlé en tension.

Un ingénieur en électronique pourrait dire que le modèle le plus utile pour une conception de circuit spécifique est le modèle d'amplificateur de courant.

Veuillez apprécier une réponse sous forme de questions rhétoriques:

Un courant à travers une résistance provoque-t-il une tension à travers celle-ci, ou une tension à travers une résistance provoque-t-elle un courant?

Un moteur fait-il patiner les roues de votre voiture ou la roue résiste-t-elle au patinage du moteur? Le passage à une vitesse inférieure augmente-t-il le couple moteur au niveau des roues ou réduit-il la résistance des roues au niveau du moteur?

Une formation universitaire augmente-t-elle le salaire attendu ou les personnes qui réussissent sont-elles plus susceptibles de fréquenter une université?

Le déclin de la population pirate a-t-il causé le réchauffement climatique ou le réchauffement climatique a-t-il tué les pirates?

Le point est, une explication de la façon dont un BJT est "contrôlé" est une tentative fallacieuse d'attribuer une relation de cause à effet entre la tension et le courant alors qu'il n'y a vraiment qu'une corrélation (sauf contrairement aux pirates et au réchauffement climatique, la corrélation est très forte et observable). Nous pouvons considérer cette corrélation comme une cause et un effet lorsqu'elle répond à nos besoins, mais ce n'est qu'un modèle pour aider notre raisonnement dans un cas particulier. Les deux explications (un BJT est commandé en tension / commandé en courant) sont des modèles valides, chacun approprié dans un contexte différent.

L'une des formules les plus importantes pour décrire un BJT est \ $ I_C = I_B × h_ {FE} \ $, ce qui en fait clairement un appareil actuellement contrôlé.

D'un autre côté Ebers-Moll dit: \ $ I_E = I_ {ES} \ left (e ^ {\ frac {qV_ {BE}} {kT}} - 1 \ right) \ $, où I _{ES , q, k et T sont des constantes et V BE est la "tension d'entrée" entre la base et l'émetteur, ce qui en ferait un appareil contrôlé en tension.}

Habituellement pour l'analyse de gros signaux, il est considéré comme un appareil contrôlé en courant et pour l'analyse de petits signaux, il est considéré comme un appareil contrôlé en tension.

Il est vrai que vous ne pouvez pas avoir de courant (mouvement de charge) sans champ électrique pour le déplacer (tension) à moins que vous n'ayez un matériau supraconducteur, ce qui n'est pas le semi-conducteur.Il est également vrai que vous pouvez avoir une tension sans courant comme la tension aux bornes d'un condensateur chargé.

L'entrée du transistor de jonction est modélisée sur une diode. Considérez ce qui se passerait si une batterie 6V était directement connectée à la jonction base-émetteur. Cela entraînerait la circulation d'un très gros courant et la destruction de l'appareil.

Comparez cela à la jonction grille-source d'un appareil MOSFET - aucun dommage ne se produirait.

Tout signal VOLTAGE utilisé le circuit de base du transistor à jonction doit être converti (ou limité) à un courant de taille appropriée à l'aide d'une résistance ou d'un autre dispositif.

Par conséquent, le transistor de jonction est un dispositif commandé en courant qui peut être fait pour fonctionner avec une tension d'entrée et des composants de circuit externes.

Considérons un transistor NPN et il est polarisé en direct de sorte que la borne positive de la batterie est connectée à l'émetteur et la borne négative de la batterie est connectée à la borne du collecteur. Les électrons présents dans l'émetteur se déplaceront vers la région de base, certains d'entre eux diffuseront dans la région de base et certains d'entre eux se recombineront dans la région du collecteur. comme dans la région de base, le mouvement du porteur de charge est dû aux électrons qui est porteur de charge minoritaire dans la région de base. Ainsi, un BJT peut être considéré comme un appareil contrôlé par un courant minoritaire.

Le courant de base circule entre la base et l'émetteur dans le BJT pour induire un flux de courant plus important entre l'émetteur et le collecteur. Lorsqu'aucun courant ne circule entre l'émetteur et la base, seul un courant de fuite, presque complètement insensible à un signal d'entrée, circule entre le collecteur et l'émetteur. Cela fait du BJT un appareil contrôlé par le courant.