BJT 전류 증폭률, BJT 전류이득, 전류 이득 , 전류 증폭률

1. BJT 트랜지스터의 전류 이득 (Current Gain)

  ㅇ 3 단자 증폭 소자인 BJT 트랜지스터의 회로 구성에서, 단자 전류의 증폭 비율

  ㅇ 주로, BJT 활성모드 하의 전류 이득을 말함                               ☞ BJT 전류 관계 참조

  ㅇ 구분
     - 공통 이미터 구조에서의 전류 이득 : 직류 베타 βDC, 교류 베타 βAC
     - 공통 베이스 구조에서의 전류 이득 : 직류 알파 αDC, 교류 알파 αAC


2. 공통 이미터에서, 전류 이득  :  β (베타)

  ※ 공통 이미터 구조에서 `전류 증폭률`  :  βIB = IC
     - 작은 베이스 전류에 대해, 컬렉터 전류가 늘어나는(증폭되는) 비율
        . 구조상으로 베이스 영역은, 중간 도핑되고, 전류 증폭률이 크도록 폭이 매우 얇게 만들어짐 

       

  ㅇ 직류 베타 (dc beta)  :  βDC, hFE
     - 때론, `직류 전류 이득(DC Current Gain)`,`공통 이미터 전류 이득` 등으로도 불리움

     - 직류 컬렉터 전류를 직류 베이스 전류로 나눈 것
        .   βDC = IC/IB = hFE

     - 특징
        . β ≫ 1
        . 온도, 트랜지스터 특성 편차 등의 변동성에 따른 영향에 취약함

  ㅇ 교류 베타 (ac beta)  :  βAC, βac, hfe
     - 또는, `교류 전류 이득(AC Current Gain)`이라고도 불리움

     - 교류 컬렉터 전류를 교류 베이스 전류로 나눈 것
        .   βAC = △IC/△IB | Vce=일정  = ic/ib = hfe

     - 특징
        . 특정 고정된(바이어스 하에서) Q 점에서의 기울기를 나타냄
        . 교류 베타 βAC는, 비선형적으로 변할 수 있음
           .. 즉, 직류 컬렉터 전류량에 따라, 기울기(βAC) 값이 변하게됨
           .. 또한, 출력 부하 변동에 대해서도 영향을 받음

  ※ 수치 例) 
     - 저전력(1 W 미만) 트랜지스터 = 100~200 정도
     - 고전력(1 W 이상) 트랜지스터 = 20~100 정도

     * 일반적으로 상수 이득이라고 가정하나, 
        . 컬렉터 전류, 온도 변화, 트랜지스터 종류, 신호 주파수 등에 따라 그 값이 달라짐

  ※ 공통 이미터 구조 하에서 만, 전류 증폭 작용이 제법 크게 됨


3. 공통 베이스에서, 전류 이득  :  α (알파)

  ※ 공통 베이스 구조에서 `전자 전달율` : αIE = IC
     - 이미터 전류(npn:전자류,pnp:정공류)가 컬렉터 측에 전달/도달되는 비율

     

  ㅇ 직류 알파 (dc alpha)  :  αDC
     - 직류 컬렉터 전류를 직류 에미터 전류로 나눈 것
        .   αDC = IC/IE

     - 또는, `정적 순방향 전류전달비`,`전류 증폭률` 등으로도 불리움

  ㅇ 교류 알파 (ac alpha)  :  αAC
     - 교류 컬렉터 전류를 교류 에미터 전류로 나눈 것
        .   αAC = iC/iE

  ※ 수치 例)  1 보다 약간 낮음 (대부분의 이미터 전류가 그대로 컬렉터 전류로 흐르게 됨)
     - 이상적인 경우 : α = 1
     - 통상적인 경우 : α가 0.95 ~ 0.99 정도로 1 보다 약간 작음
     - 저전력(1 W 미만) 트랜지스터 α < 0.99 정도
     - 고전력(1 W 이상) 트랜지스터 α > 0.95 정도

  ※ 공통 베이스 구조 하에서는, 전류 증폭 작용은 거의 없게 됨


4. `직류 알파`와 `직류 베타` 간의 관계식

  ㅇ 키르히호프의 법칙으로부터, 활성모드에서, 두 전류 이득 파라미터 간의 관계식은,
       
[# I_E = I_B + I_C = (1+β)I_B = \frac{1+β}{β}I_C \\~\\
          \frac{1}{α} = \frac{I_E}{I_C} = 1 + \frac{I_B}{I_C} = 1 + \frac{1}{β} = 
                                                                  \frac{β+1}{β} \\~\\
          α = \frac{β}{1+β} \quad β = \frac{α}{1-α} #]