KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2018

PYTANIE NR 2.
W układzie pokazanym na rysunku współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora T1 wynosi 20, natomiast tranzystora T2 wynosi 10. Ile wynosi wypadkowy współczynnik wzmocnienia prądowego całego układu?
Ilustracja przedstawia schemat elektroniczny, który jest częścią pytania egzaminacyjnego związanego z kwalifikacją TECHNIK
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W kaskadzie dwóch tranzystorów (typowo para Darlingtona) wypadkowe wzmocnienie prądowe jest w przybliżeniu iloczynem wzmocnień poszczególnych tranzystorów, bo prąd emitera pierwszego zasila bazę drugiego. Zatem β≈β1·β2=20·10=200.

Pełne wyjaśnienie:

Współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora bipolarnego β (często oznaczany także jako hFE) opisuje, ile razy prąd kolektora jest większy od prądu bazy w stanie aktywnym: w uproszczeniu IC ≈ β · IB. W zadaniu podano β1=20 dla T1 oraz β2=10 dla T2, a rysunek sugeruje układ kaskadowy, w którym prąd wytworzony przez pierwszy tranzystor steruje drugim (typowy przykład to układ Darlingtona).

W takim połączeniu prąd wyjściowy pierwszego tranzystora (związany z jego prądem emitera/kolektora) staje się prądem wejściowym kolejnego stopnia (prądem bazy drugiego tranzystora). To powoduje, że całkowite wzmocnienie prądowe rośnie bardzo mocno i w wielu zadaniach egzaminacyjnych przyjmuje się przybliżenie:

  • βwypadkowe ≈ β1 · β2

Podstawiając dane z treści: βwypadkowe ≈ 20 · 10 = 200. Taki wynik oznacza, że niewielki prąd sterujący na wejściu układu może spowodować znacznie większy prąd po stronie wyjściowej (oczywiście w granicach dopuszczalnych prądów tranzystorów i warunków pracy).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "2" – to typowy skutek nieuprawnionego dzielenia parametrów lub błędnego skojarzenia z odwrotnością wzmocnienia; β w takim układzie nie maleje do wartości bliskich jedności.
  • "30" – wynika z heurystyki dodawania (20+10), ale w kaskadzie wzmocnienia prądowe nie sumują się wprost; kluczowe jest "wzmocnienie wzmocnienia", więc w przybliżeniu jest to iloczyn.
  • "0,5" – odpowiadałoby raczej tłumieniu (wzmocnieniu mniejszemu od 1), co nie pasuje do typowego zachowania kaskady tranzystorowej nastawionej na zwiększenie prądu sterującego.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli na rysunku widzisz dwa tranzystory połączone tak, że wyjście pierwszego zasila wejście drugiego (np. emiter/układ wyjściowy T1 do bazy T2), to w zadaniach uproszczonych niemal zawsze sprawdza się rozpoznanie, że wypadkowe β rośnie "mniej więcej jak mnożenie".

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
β (hFE) to przybliżony stosunek prądu kolektora do prądu bazy w tranzystorze bipolarnym w stanie aktywnym: IC ≈ β·IB. Informuje, jak skutecznie mały prąd bazy steruje większym prądem w obwodzie kolektora.
W typowym uproszczeniu egzaminacyjnym przyjmuje się, że wypadkowe wzmocnienie prądowe jest iloczynem wzmocnień tranzystorów: β≈β1·β2. Wynika to z tego, że prąd wyjściowy pierwszego stopnia staje się prądem wejściowym drugiego.
Dodawanie β miałoby sens tylko w specyficznych modelach, a nie w prostej kaskadzie. W połączeniu kaskadowym pierwszy tranzystor wzmacnia prąd bazy, który następnie jest ponownie wzmacniany przez drugi tranzystor, więc efekt jest "wzmocnieniem wzmocnienia" (mnożenie).
Najczęściej jest to para Darlingtona, czyli dwa tranzystory połączone tak, aby emiter (lub prąd wyjściowy) pierwszego sterował bazą drugiego. Taki układ pozwala uzyskać bardzo duże wzmocnienie prądowe i ułatwia sterowanie większym obciążeniem.
Nie zawsze. To jest dobre przybliżenie w zadaniach szkolnych. W praktyce wpływ mają m.in. prądy upływu, spadki napięć złącza, nasycenie tranzystorów i ograniczenia prądowe. Na egzaminie zwykle stosuje się jednak model uproszczony.
Typowy znak to połączenie tak, że wyjście pierwszego tranzystora steruje bazą drugiego (często emiter T1 do bazy T2), a kolektory są połączone razem. Jeśli widzisz taki układ, spodziewaj się pytania o duże wzmocnienie prądowe.
Najczęściej: (1) dodawanie β zamiast mnożenia w kaskadzie, (2) mylenie β z wzmocnieniem napięciowym, (3) ignorowanie informacji ze schematu i liczenie "na pamięć", (4) podstawianie odwrotności (np. 1/β) bez uzasadnienia.
Gdy sygnał sterujący ma małą wydajność prądową (np. wyjście mikrokontrolera), a trzeba wysterować większe obciążenie (przekaźnik, cewkę, żarówkę LED z większym prądem). Duże β zmniejsza wymagany prąd sterujący.
W modelu egzaminacyjnym dla kaskady (np. Darlingtona) przyjmij β≈β1·β2. Zatem 20·10=200. To odpowiada sytuacji, w której prąd bazy pierwszego tranzystora jest "wielokrotnie wzmacniany" przez oba stopnie.
Nie. W nasyceniu tranzystor nie zachowuje się jak idealny wzmacniacz prądu z ustalonym β; relacje prądów się zmieniają i pojawiają się ograniczenia napięciowe. W wielu zadaniach szkolnych zakłada się jednak pracę w uproszczonym zakresie.
info

Statystycznie 67% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd edition, Cambridge University Press, rozdział o tranzystorach bipolarnych i konfiguracji Darlingtona
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits", 7th edition, Oxford University Press, rozdziały dotyczące BJT oraz zależności prądowych i wzmocnienia prądowego
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Darlington_transistor - accessed 2026-03-01

Materiały:

  • Podręcznik do elektroniki analogowej (rozdziały o tranzystorach BJT i parametrach hFE/β)
  • Notatki z zajęć o układzie Darlingtona i kaskadowaniu stopni tranzystorowych
  • Zestawy zadań obliczeniowych z BJT (β, prądy bazy/kolektora)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego