Este es tu circuito dibujado como un esquemático para leer y comprender en lugar de ser un diagrama de cableado (que se trata más de conectar todo y no tanto de comprenderlo.)
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simular este circuito – Esquema creado usando CircuitLab
La idea ilustrada en tu diagrama, donde el LED y una resistencia limitadora de corriente están colocados en serie en el circuito del colector, es un enfoque común (y razonable). El BJT está funcionando como un "interruptor semiconductor" y esta es uno de los varios enfoques para ese comportamiento. Hasta aquí todo bien.
Pero la idea de conectar directamente \$+5\:\text{V}\$ a la base, cuando el emisor también está conectado a tierra, no es común y no es bueno. Esto coloca directamente una corriente directa, polarizada hacia adelante, de \$5\:\text{V}\$ a través del diodo de base-emisor. Ten en cuenta:
- Solo necesitas desde tan poco como \$600\:\text{mV}\$ hasta quizás tanto como \$900\:\text{mV}\$ (en la mayoría de los casos) para usar el BJT como un interruptor.
- Por cada \$60\:\text{mV}\$ adicional (típicamente) obtendrás 10 veces más corriente de colector (si lo permite las porciones del circuito conectadas al colector) y 10 veces más corriente de base (siempre posible). En términos generales, la corriente de base será exponencialmente relacionada con el voltaje aplicado de polarización hacia adelante a través de la base y el emisor.
¡Estabas aplicando \$5\:\text{V}\$!! ¡Esto está muy, pero muy, muy por encima de lo que deberías haber estado usando! Así que el BJT estaba literalmente inundado de corriente de base. ¡Por supuesto que se estaba calentando! Estaba disipando una potencia seria. Incluso podría haber dañado el dispositivo (probablemente tiraría la parte, de hecho, después de hacer algo como eso.)
Por eso a menudo se aplica una resistencia al circuito base.
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simulate este circuito
La caída de voltaje de la resistencia base es una relación lineal simple con la corriente que la atraviesa. La corriente de la unión base-emisor del BJT es una relación exponencial. Así que mientras la unión de diodo base-emisor del BJT intenta aumentar rápidamente su corriente, la resistencia en serie con ella se opone a este cambio rápido al dejar caer voltaje. Muy rápido, resultará que la resistencia deja caer suficiente voltaje para que el voltaje de la unión base-emisor esté cerca de donde debería estar.
Al usar una resistencia, permites que el voltaje base "encuentre una caída de voltaje estable y razonable" para su funcionamiento.
Como han señalado otros, la sección de Máximas Calificaciones también especifica un peor caso absoluto con un voltaje inverso para la unión base-emisor. Esto se debe a que el diodo de la unión base-emisor no puede manejar mucho voltaje de polarización inversa en un BJT típico. Los diodos utilizados en rectificadores de puente a menudo pueden manejar voltajes de polarización inversa muy grandes a través de ellos. Pero no tanto con los BJTs. No están diseñados para manejar mucho de ese tipo de estrés. En cambio, simplemente se rompen y se avalanchan. Así que las calificaciones te indican qué tener en cuenta. A menudo, las personas agregarán un diodo separado (orientado en sentido contrario a la dirección hacia adelante de la unión base-emisor del BJT) yendo de la base a tierra en un caso como este para proteger el BJT ... solo por si acaso.
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Visualiza un diodo donde la flecha está en un BJT. El transistor inherentemente limitará el voltaje de la base a como máximo un voltaje de un diodo (0.7V) por encima del emisor. Aquí estás tratando de aplicar 5V. Para limitar la corriente, agrega una resistencia de base. La resistencia será de 5V en un lado y de 0.7V en el otro.
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@BBON Entonces es una relación entre el lado base y el lado emisor? Y necesito aumentar el lado emisor ya que el lado base es tan alto? Si tuviera 4.5 voltios en el lado emisor, ¿entonces tal vez el lado base estaría bien? Estoy suponiendo aquí. Todavía no estoy seguro. Lo siento, sé que me falta algo fundamental. EDICIÓN - Además, siempre mencionan 0.7V y no estoy seguro de dónde viene eso. Parte de mi conocimiento faltante. Nunca veo eso en la hoja de datos. gracias
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Todos "siempre mencionan 0.7V" porque la unión base-emisor es una unión PN exactamente como un diodo. Se vuelve polarizada directamente a ese voltaje y allí es esencialmente de máxima conductividad. Aplicar 5V no puede "encenderlo" más. La resistencia base define la corriente permitida para entrar en la base. Al aplicar una pequeña corriente base, se obtiene una gran ganancia de corriente colector-emisor. Por favor, lee la teoría de los BJT.
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@BBON Muy buena explicación de "polarizado directamente a ese voltaje... aplicar 5V no lo hace conducir más". Eso ayudó mucho. Leeré más sobre la teoría de BJT. He leído cosas como learn.sparkfun.com/tutorials/transistors/all pero luego intentar leer la hoja de datos fue difícil para mí. Gracias de nuevo.
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No hay problema. Una solución rápida es simplemente agregar un resistor entre SW1 y la base. Intenta con 1K.
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@raddevus: Comprueba si mi ilustración de la válvula / diodo de no retorno te sirve de ayuda.
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@Transistor Buena lectura. Gracias por compartir. Realmente me gustó la ilustración de la válvula. Muy ilustrativa.
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Aceptaste mi respuesta a tu pregunta anterior, que explicaba por qué necesitas una resistencia en serie con la base. En tu comentario dijiste que habías construido mi circuito propuesto y funcionó. ¿Por qué estás intentando nuevamente sin una resistencia en la base?
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@PeterBennett Lo siento por la confusión, estaba pensando en cómo hacer esta pregunta. Esta pregunta era realmente sobre entender las hojas de datos del transistor. Incluso con las excelentes respuestas que he recibido aquí, todavía estoy tratando de comprender lo que significa la hoja de datos y cómo aplico ese conocimiento. Además, sin tu gran respuesta en la primera pregunta, nunca hubiera podido llegar a esta pregunta.
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@BBON No estoy de acuerdo con "aplicando 5V no puede encenderlo más". Si aplicas 5V a través de la unión base-emisor, se encenderá brevemente de manera extrema, antes de apagarse de manera extrema con una bocanada de humo como efecto secundario.
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@raddevus 0.7V es la cantidad de "voltaje de polarización" que debe existir a través de un diodo de silicio antes de que deje de bloquear y comience a pasar corriente normal. Esto se debe al material utilizado para hacer el semiconductor. Para un diodo hecho de germanio, este voltaje de polarización sería de alrededor de 0.3V. También estoy aprendiendo.