El experimento 2N2222 indica ganancias incorrectas

Bien, puse una resistencia de 20kΩ entre un suministro de 5V y la base de un 2N2222 con el colector conectado directamente al riel de 5V y el emisor a tierra. Lo que esperaría es que, aproximadamente, 220 μA (es decir, (5 V-0,6 V)/20 kΩ) entren en la base y menos de 22 mA (es decir, 220 μA*100) salgan del emisor. Esto no es lo que sucede en absoluto. Tiendo a obtener más de 45 mA saliendo del emisor.

Primero, pensé que era la precisión de mi resistencia. Lo comprobé y el valor real de la resistencia es de 20,2 kΩ (resolución de 0,1 Ω).

Pensé que podría ser el transistor específico, pero probé otros dos 2N2222. El primero era de Mouser y los dos segundos de China. Todos dan aproximadamente el mismo resultado.

Entonces pensé que tal vez era porque estaba usando un convertidor reductor ruidoso. Cambié a un regulador lineal que da 4.999V estables por varios voltios sobre los +1.6V.

Revisé el circuito en CircuitLab usando los valores exactos de mi configuración y me da lo que esperarías: 215,0 μA en la base y 23,17 mA en el emisor.

¿Qué está sucediendo? ¿Esto sucede porque no tengo carga? ¿Es porque estoy haciendo esto en un panel de pan? ¿Necesito desacoplamiento/bypass capacitivo? ¿O en serio tengo 3 transistores rotos/falsos donde uno de ellos vino de Mouser? Si es así, ¿por qué todos dan el mismo resultado?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Qué parte de "entre 35 y 300" no coincide con tus observaciones?
¿Dónde tuvo la impresión de que la ganancia de un 2N2222 físico real es 100 de forma precisa y repetible?
Felicidades, Anthony, estás midiendo la ganancia real (bajo estas condiciones) de cada 2N2222 individual. Tenga en cuenta que la hoja de datos solo especifica una ganancia mínima y las condiciones en las que se ha probado.
@brhans: de simulación ;-)
No pensé que sería exactamente 100, pero pensé que estaría alrededor o por debajo. Leí mal la hoja de datos, cambiando Ic con Ib (vea la primera línea para hfe: estaba pensando que alrededor de 0.1 mA en Ib produciría una ganancia de 35). Además de eso, confié en la simulación para saber mejor y tenía sentido para mí (pensando "es más bajo, así que tiene sentido" basado en mi mala lectura de la hoja de datos).
Supongamos que la simulación "sabía mejor". ¿Cómo se manifestaría eso? Necesitaría algún tipo de modo de "simulación de producción" mediante el cual simule un número determinado de instancias del circuito, con parámetros aleatorios para todos los componentes dentro de sus rangos. "Fuzzing de simulación". Eso sería útil para detectar diseños que son demasiado sensibles a los valores de los componentes.
@Kaz: Los análisis de Monte Carlo como el que estás describiendo son bastante fáciles de configurar en LTSpice: k6jca.blogspot.ca/2012/07/… . La distribución predeterminada es plana, pero los comentarios en esa publicación de blog describen su configuración para Gaussian.
En un diseño del mundo real, es probable que la versión beta mínima sea el peor de los casos, por lo que generalmente es lo que desea simular. En un circuito práctico, puede reducir fácilmente la ganancia a un valor bien definido utilizando retroalimentación negativa, ¡pero no puede aumentar la ganancia que no existe!
Gracias alefzero. Esa es la respuesta correcta como descubrí más tarde anoche.

Respuestas (2)

Aquí hay un fragmento de la hoja de datos de Fairchild para el 2N2222.

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Como puede ver, el h_FE (beta) es muy variable, desde 35 (a baja temperatura) hasta un máximo de 300. Por lo tanto, la ganancia que está midiendo está dentro de los límites.

Esto no es inusual para un BJT: la ganancia actual de estos dispositivos varía enormemente de un lote a otro y con la temperatura. Esta es la razón por la que la mayoría de los amplificadores basados ​​en BJT implementan algún tipo de retroalimentación para eliminar la dependencia de h_fe a expensas de la ganancia.

(+1) Especialmente por resaltar la variación salvaje de un lote a otro. Esto a menudo se subestima incluso en cursos y libros universitarios. Casi siempre introducen BJT presentando el clásico amplificador de emisor común SIN retroalimentación, que es prácticamente un circuito inútil en la mayoría de las situaciones. El único libro que he leído que realmente señala este hecho desde el principio es El arte de la electrónica, de Horowitz y Hill .

Hfe o Beta se fabrican con un rango de máximo: mínimo en un rango de 4: 1 y, a menudo, se agrupan en rangos de 2: 1 con una letra de sufijo. Esto es solo en una condición de prueba y no se limita a los cambios dinámicos en hFe con otros parámetros.

Obtener hFE 200 cuando esperaba 100 no es realista. Lea la hoja de datos y busque Min Typ y max 200 es normal.

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