Rapport entre le courant de collecteur et le courant de base d'un transistor bipolaire (IC/IB).
Nom japonais: 電流増幅率(hFE)
« Gain en courant (hFE) » apparaît dans 22 questions d'entraînement réparties sur 2 thèmes, dont Transistors bipolaires, Semi-conducteurs automobiles et sécurité fonctionnelle.
Domaine: Transistors bipolaires
Le gain en courant peut s'exprimer de deux façons. Le gain en base commune α = IC/IE est légèrement inférieur à 1, car une petite fraction du courant d'émetteur se perd dans la base. Le gain en émetteur commun, noté β ou hFE = IC/IB, s'en déduit par β = α/(1 − α). Avec α = 0,99, β = 99 ; avec α = 0,995, β = 199 : une infime variation de α entraîne donc une forte variation de hFE. En régime actif, IC ≈ hFE × IB : un courant de base de 10 µA avec hFE = 100 donne environ 1 mA, à condition que le circuit de collecteur puisse le fournir.
Le courant de base se compose principalement des trous réinjectés de la base vers l'émetteur et des électrons qui se recombinent en traversant la base (pour un dispositif NPN). Un émetteur fortement dopé assure une efficacité d'injection élevée en limitant les trous réinjectés, et une base beaucoup plus mince que la longueur de diffusion des porteurs minoritaires permet à presque tous les électrons d'atteindre le collecteur. Un dopage d'émetteur très élevé finit toutefois par perdre son effet à cause du rétrécissement de la bande interdite ; les transistors bipolaires à hétérojonction (HBT) résolvent ce problème avec un émetteur à bande interdite plus large. Une base mince augmente aussi la résistance de base et le risque de perçage (punch-through).
hFE vaut typiquement de quelques dizaines à quelques centaines pour les transistors petits signaux et quelques dizaines pour les dispositifs de puissance, mais il varie fortement d'un exemplaire à l'autre d'une même référence, souvent classé par plages telles que 100 à 400. Il augmente aussi avec la température, d'environ 0,5 à 1 % par °C, et passe par un maximum à courant de collecteur modéré : il chute à faible courant à cause de la recombinaison dans la zone de déplétion, et à fort courant à cause de la forte injection et de l'effet Kirk. Les circuits de polarisation robustes utilisent donc une résistance d'émetteur et un pont diviseur sur la base, afin que le point de fonctionnement soit fixé par des résistances plutôt que par hFE.
hFE en majuscules désigne le rapport continu IC/IB, utilisé pour les calculs de polarisation ; hfe en minuscules est le rapport petits signaux ΔIC/ΔIB au point de fonctionnement, utilisé pour le gain alternatif et la résistance d'entrée. Ils sont souvent proches, mais pas égaux. En commutation, le transistor est amené en saturation : le courant de collecteur y est limité par la charge, et le rapport IC/IB, le bêta forcé, est volontairement inférieur à hFE. Les concepteurs fournissent couramment un courant de base de 2 à 10 fois IC/hFE(min) pour garantir la saturation, au prix d'une charge stockée plus importante et d'un blocage plus lent.
Réponse : B. IC / IB
hFE est le gain en courant continu en émetteur commun : hFE = IC/IB. Il vaut généralement de quelques dizaines à quelques centaines pour les transistors petits signaux et quelques dizaines pour les transistors de puissance. Il varie fortement d'un exemplaire à l'autre pour une même référence (classé par exemple de 100 à 400 en catégories) ainsi qu'avec la température et le courant ; le principe est donc de concevoir des circuits qui fonctionnent sans dépendre de la valeur de hFE. Le gain en courant en base commune α vaut IC/IE, légèrement inférieur à 1.
Réponse : C. 99
α et β sont liés par β = α/(1 − α) ; pour α = 0,99, β = 0,99 ÷ 0,01 = 99. Inversement, α = β/(1 + β). Pour α = 0,995, β = 199 : un léger rapprochement de α vers 1 change fortement β. Si la proportion du courant d'émetteur perdue dans la base (1 − α) est de 1 %, le courant de base vaut environ 1/99 du courant de collecteur ; réduire les pertes dans la base est donc l'enjeu central de la conception.
En pratique, ils désignent la même grandeur, le gain en courant en émetteur commun IC/IB. hFE est le nom de paramètre h utilisé dans les fiches techniques pour la valeur continue, tandis que β est le symbole courant dans les manuels et en physique des composants.
hFE est le gain en courant continu IC/IB à un point de fonctionnement donné, tandis que hfe est le gain petits signaux ΔIC/ΔIB autour de ce point. On utilise hFE pour la conception de la polarisation et hfe pour l'analyse en alternatif.
hFE dépend de la largeur de base, du dopage et de la recombinaison, qui varient d'un composant à l'autre, et il change encore avec la température et le courant de collecteur. C'est pourquoi une bonne conception fixe le point de fonctionnement par des résistances de contre-réaction au lieu de dépendre d'une valeur exacte de hFE.
hFE est le gain en courant continu en émetteur commun : hFE = IC/IB.
Quelle expression donne le gain en courant continu hFE d'un…Le hFE d'un transistor silicium augmente généralement avec la température, d'environ 0,5 à 1 % par ℃.
Comment évolue généralement le gain en courant hFE d'un tra…En régime actif, IC = hFE × IB, soit 100 × 10 µA = 1000 µA = 1 mA.
Si l'on fait circuler un courant de base de 10 μA dans un t…hFE est le rapport continu IC/IB entre courant de collecteur et courant de base, hfe le rapport des petites variations autour du point de fonctionnement ΔIC/ΔIB.
Quelle différence entre le gain en courant continu hFE et l…À faible courant, le courant de recombinaison dans la zone de déplétion (proportionnel à exp(qV/2kT)) représente une part importante du courant de base, et hFE baisse.
Quelle dépendance du gain en courant hFE d'un transistor bi…Contre-réaction Zone de déplétion (zone de charge d'espace) HBT (transistor bipolaire à hétérojonction) Émetteur suiveur Via Longueur de diffusion Perçage (punch-through) Bande interdite (bandgap) Montage Darlington Mobilité