Ganancia de corriente continua en transistores complementarios

Además de la respuesta de peufeu, me gustaría mencionar que si su circuito requiere que la versión beta coincida dentro del 10%, entonces su circuito no es un buen diseño .

Es difícil y costoso obtener valores beta coincidentes, pero no es difícil ni costoso mejorar su circuito de modo que el valor de beta se vuelva menos relevante.

Los diseñadores de circuitos experimentados suelen dimensionar sus circuitos de manera que el circuito funcione incluso para el valor esperado más bajo de Beta y valores más altos. Por ejemplo, en lugar de usar un solo transistor, podría hacer una configuración de Darlington que aumenta mucho Beta . Luego use retroalimentación (local) para hacer que el circuito se comporte de la manera que lo necesita.

Sé que esto suena más fácil decirlo (escribirlo) que hacerlo, lo que puede hacer para ver cómo se hace esto es mirar diseños comunes de, por ejemplo, amplificadores de potencia de audio y ver cómo se usan los transistores.

Además, TIP2955 y TIP3055 son antiguos y también se sabe que tienen betas muy pequeñas cuando Ic se vuelve grande. Es por eso que muchos diseños de amplificadores de audio antiguos que usaban estos transistores usan algún tipo de configuración Darlington.

También tenga en cuenta que en estos amplificadores de audio, el valor de Beta no determina la corriente de salida. Aunque una etapa de salida de colector común de clase B tiene una amplificación de corriente de Beta, la señal de audio es un voltaje , por lo que no se ve afectada directamente por beta. Mi punto es que incluso con una versión beta diferente para NPN y PNP, todavía es posible hacer una etapa de salida de clase B decente.

¿Esto realmente coincide solo con un 10%?

Comprobación rápida de la hoja de datos :

De hecho, hFe parece estar bien emparejado entre los dos, pero tenga en cuenta que estas curvas representan características típicas . Sólo los valores de la tabla de características están garantizados por el fabricante:

Bajo las condiciones especificadas (Ic=4A Vce=4V) el hFe mínimo es 20 y el máximo es 70. El valor de hFe alrededor de 50 de la curva anterior está justo en el medio, por lo que deberíamos esperar una distribución gaussiana, pero no estoy diciendo acerca de su varianza. Además, hFe varía mucho dependiendo de la temperatura:

Las curvas son de otro transistor, pero entiendes la idea. Dado que estamos hablando de transistores de potencia, presumiblemente se usarán en un amplificador de potencia y, por lo tanto, se calentarán, y no necesariamente a la misma temperatura, también variará la temperatura, y tal vez un transistor esté montado en una parte más fría del calor. fregadero, etc

En otras palabras, la verdad es "entre 20 y 70" en condiciones específicas, que no se parece en nada a esto de "hFe emparejado con 10 %".

Tener hFe similar para ambos transistores significa que ambos cargarán el circuito controlador (que proporciona su corriente base) de la misma manera y esto debería reducir algunas formas de distorsión.

Esto es lo que normalmente esperaría de un "par complementario": dos transistores que el fabricante intentará hacer bastante similares, pero realmente no lo suficiente como para llamarlos "emparejados". Además, no es posible fabricar un NPN y un PNP de idénticas características.

Si desea que dos transistores sean lo más iguales e idénticos posible, la única forma es fabricarlos a partir de la misma oblea de silicio y colocarlos uno al lado del otro para que se fabriquen exactamente en las mismas condiciones. Tendrán que ser del mismo tipo (es decir, 2x NPN por ejemplo).

Ejemplo: SSM2220 o serie DMMT mucho más económica. En este caso, los transistores son de baja potencia, en el mismo paquete para tratar de mantener su temperatura lo más cerca posible, y están en el mismo troquel de silicio o en la misma oblea de silicio con coincidencia estrechamente controlada, verificada mediante pruebas. Una parte muy importante de estos transistores emparejados es la coincidencia de Vbe, ya que esto es lo que determina el voltaje de compensación de entrada si se usan como un par de cola larga.

PD: si desea construir un amplificador de audio, no se recomienda realmente 2955/3055 en clase B.

EDITAR:

Es más fácil hacer coincidir NPN y NPN porque son el mismo proceso de fabricación y puede fabricar ambos transistores exactamente en las mismas condiciones, la misma oblea, la misma ejecución de fabricación.

Sin embargo, si no se fabrican uno al lado del otro en la misma oblea, cosas como el dopaje, la deposición de vapor, etc. nunca son perfectamente uniformes en la oblea, y cambiarán entre las obleas... por lo que sus dos transistores "idénticos" tendrán mucho de dispersión en sus características... es un hecho de la fabricación de chips de silicio.

NPN y PNP utilizan diferentes procesos de fabricación, con diferentes pasos ejecutados en diferente orden, que dependerán de diferentes parámetros... por lo que igualarlos es aún más difícil.

Por lo tanto, el 10% en realidad no está nada mal.

Una analogía sería: una máquina que fabrica tornillos fácilmente podrá fabricar tornillos casi idénticos en el mismo lote de fabricación siempre que use las mismas herramientas y configuraciones, sin necesidad de ajustarla con mucha precisión. Pero si desea fabricar tuercas que coincidan exactamente con los tornillos, entonces debe ajustar su máquina para fabricar tuercas para que coincida con su máquina para fabricar tornillos con mucha precisión, lo cual es mucho más difícil...