Transistor BJT corte y saturación en emisor común

Un transistor BJT en un dispositivo electrónico capas de entregar una señal eléctrica de salida proporcional a una señal de entrada.  Un transistor es un dispositivo semiconductor que consta de tres capas de semiconductor. Las capas de semiconductor se dopan de acuerdo a la estructura del mismo. El transistor de unión bipolar o transistor BJT, puede configurarse como NPN o PNP de acuerdo al orden de sus capas.

Las terminales de un transistor BJT son E de emisor, B de base y C de colector. El termino bipolar hace referencia a que los huecos y los electrones participan en el proceso de inyección hacia el material opuestamente polarizado. Se puede modelar como la unión de 2 diodos.

Puede encontrar transistor en nuestra tienda virtual de HETPRO.

La configuración que veremos en este tutorial para el transitor BJT es la del emisor común. Se pretende evaluar su comportamiento en corte y saturación. Este modo de comportamiento es también conocido como interruptor o transistor como interruptor.

Transistor bjt



Transistor BJT como interruptor

Transistor bjt

Primero que nada, tenemos que considerar que el transistor que seleccionemos tiene una beta ó hfe determinada. Este valor de ganancia de corriente lo podemos encontrar en la hoja de datos. Por ejemplo para un transistor con las siguientes características queremos controlar una barra de LEDs de 12V. La salida para activar nuestra barra es un Arduino o microcontrolador.

VCC=12V – La fuente de alimentación del LED.

VBB=5V – La fuente de alimentación de control (Arduino).

hfe=200 – Ganancia de corriente del transistor.

El transistor se encuentra en la región de corte cuando IC=0. Para dejar en cero la corriente de colector, se requiere tener en cero la corriente de base IB. Esta sera cero cuando VBB=0. El transistor se encuentra en saturación cuando el voltaje colector emisor sea de cero VCE=0. Cuando VCE=0, podemos determinar el valor de la corriente de saturación de colector ICsat=VCC/RC.

Si ICsat=250 mA

Para RC=VCC/ICsat=12V/250mA=48 Ohms.

Entonces ICsat=hfe*IB

Por lo tanto:

IB=ICsat/hfe=250mA/200=1.25mA (Para asegurar el estado de saturación, evitando efectos intrínsecos del transistor podemos multiplicar la ganancia por 5).

IB=5*ICsat/hfe=5*250mA/200=5*1.25mA= 6.25mA.

Considerando la malla de la entrada, podemos determinar el valor adecuado para RB.

VBB=IB*RB+VBE

RB=(VBB-VBE)/IB

Sustituyendo:

RB=(5V-0.7V)/6.25mA= 688 Ohms.

Por lo tanto la configuración nos queda:

RB=688 Ohms

RC=48 Ohms.

 

Como detalle siempre se recomienda medir físicamente el voltaje base emisor, VBE para que el análisis analítico sea el correcto.



Región de corte y saturación

Para determinar la corriente de saturación, consideramos el voltaje colector emisor de la malla de salida igual a cero. Por lo tanto:

VCC=IC*RC+VCE | VCC=IC*RC+0

IC=VCC/RC

Para determinar el corte, consideramos que la cooriente de base es igual a cero, por lo tanto la corriente de colector es igual a cero:

VCC=IC*RC+VCE | VCC=0*RC+VCE

VCE=VCC

Con estos dos puntos determinamos la recta de carga del transistor. La región central se llama, región activa. Las regiones del extremo son regiones de saturación y de corte.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/33/Current-Voltage_relationship_of_BJT.png/458px-Current-Voltage_relationship_of_BJT.png

Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Bipolar_junction_transistor

 

Por ultimo, considerando una carga de RC=6 Ohms y un voltaje de colector VCC = 2V y requiero 400mA para activar esta carga.  La señal de entrada son de 3V. Por lo tanto tenemos que calcular la corriente de base para un transistor con una hfe de 160.

IB=IC/hfe=400mA/160=2.5mA. Para asegurar la región de saturación se recomienda multiplicar la IB por 5. Por lo que nos quedaría en:

IB=12.5mA

Por lo tanto la resistencia de base

VCC = RB*IB+VBE

RB = (VCC-VBE)/IB = (3V-0.7V)/12.5mA = 184 Ohms. Debido a que no existe una de 184 podemos bajar un poco a un valor comercial, por ejemplo 180 Ohms.

 

Si tienes alguna duda o comentario, déjalo en los comentarios.  Y te recordamos que siempre puedes encontrar productos electrónicos en nuestra tienda virtual. En este caso una gama de transistores.

Transistor BJT

 



4 comentarios en «Transistor BJT corte y saturación en emisor común»

  1. un ejemplo pesimo , debes poner el circuito completo siempre : que es eso de :
    VCC=12V – La fuente de alimentación del LED.
    VBB=5V – La fuente de alimentación de control (Arduino).
    hfe=200 – Ganancia de corriente del transistor.

    se mas claro

  2. COMO CONECTAR EL CIRCUITO ? SI QUIERO QUE UNA SEÑAL PWM GENERADA POR UN MICROPROCESADOR PI , SEA AMPLIFICADA A 12 VOLTIOS CON UN BJT Y LUEGO FILTRADA CON UN FILTRO PASA BAJO RC

  3. marcossss
    Al menos tuvo buena voluntad de realizar el trabajo… y no como tu «marcossss» que solo criticas como una bosta y no hace nada…(un mal para la comunidad científica).

  4. Dejo mi comentario como sola retroalimentación, veo en comentarios anteriores una crítica y una contraposición a esta. En lo personal me sirvió este ejemplo, y en gran parte porque ya lo he estudiado en clase, solo quería revisar para recordar un poco, pero ciertamente considero que tener imágenes de los circuitos ayuda mucho y no cuesta mucho, en realidad, a su vez, hay detalles que se pasan por alto explicar, como porque resta directamente 0.7 en el caso de VBE, son detalles que una persona que ya está iniciada en el tema comprende, pero que si se pretende que un tercero que no conoce mucho del tema comprenda, falla en su mayoría. En lo particular me pareció un buen artículo, con mucho potencial de mejorar las áreas de presentación del producto, mejorar áreas como la explicación auxiliandose de herramientas digitales etcétera.
    Espero que sea de utilidad mi retroalimentación, de antemano le agradezco por el material, dr.

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