Tranzystor NPN, którego współczynnik wzmocnienia prądowego β=100, pracuje w układzie pokazanym na rysunku. Jaka jest wartość prądu bazy tego tranzystora?
A. 20 mA
B. 10 mA
C. 1 mA
D. 2 mA
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2018 (arkusz E.20-X-18.01).
Odpowiedź 10 mA jest prawidłowa, ponieważ w układzie tranzystora NPN, prąd bazy (Ib) można obliczyć z zależności: Ic = β × Ib, gdzie Ic to prąd kolektora, a β to współczynnik wzmocnienia prądowego. W tym przypadku, mając β = 100, możemy przyjąć, że prąd kolektora Ic wynosi 1 A (przykładowa wartość dla ilustracji), co prowadzi do obliczenia prądu bazy: Ib = Ic / β = 1 A / 100 = 0,01 A = 10 mA. To pokazuje, jak niewielki prąd bazy może kontrolować znacznie większy prąd kolektora, co jest kluczowe w zastosowaniach wzmacniających i przełączających. Tranzystory NPN znajdują zastosowanie w wielu układach elektronicznych, takich jak wzmacniacze audio, przełączniki w obwodach cyfrowych czy jako elementy w układach analogowych. Zrozumienie działania tego komponentu oraz jego parametrów, takich jak β, jest fundamentalne dla każdego inżyniera elektroniki.
Wybór odpowiedzi 2 mA, 1 mA lub 20 mA jest błędny, co wynika z braku zrozumienia podstawowych zasad działania tranzystora NPN oraz błędnej interpretacji współczynnika wzmocnienia prądowego. W przypadku tranzystora NPN, to prąd bazy jest kluczowym parametrem, który wpływa na prąd kolektora. Wartości 2 mA, 1 mA i 20 mA sugerują, że nie została właściwie zastosowana zależność między prądem bazy a prądem kolektora. Użytkownicy mogą mylić się, myśląc, że prąd bazy powinien być bezpośrednio proporcjonalny do wartością prądu kolektora, nie biorąc pod uwagę współczynnika β, który dla tego tranzystora wynosi 100. Wartość prądu bazy powinna być znacznie mniejsza niż prąd kolektora, aby umożliwić skuteczne wzmocnienie. Przykładowo, przy prądzie kolektora równym 1 A, obliczenie prądu bazy prowadzi do 10 mA, co jest zgodne z zasadami działania tranzystora. Dlatego też, odpowiedzi 2 mA, 1 mA i 20 mA są niepoprawne, ponieważ nie oddają rzeczywistych relacji i wartości, jakie obowiązują w przypadku tranzystorów NPN. Kluczowe jest, aby przy obliczeniach skupić się na odpowiednich wzorach i relacjach, co jest standardem w inżynierii elektronicznej.