¿Cómo se satura un transistor NPN?

Question

Tengo entendido que en "modo de saturación", un BJT funciona como un simple interruptor. He utilizado esto antes de conducir LEDs, pero no estoy seguro de entender claramente cómo conseguí el transistor en ese estado.

¿Se satura un BJT al elevar Vbe por encima de un determinado umbral? Lo dudo, porque los BJT, según tengo entendido, son controlados por corriente, no por tensión.

¿Se satura un BJT al permitir que Ib supere un determinado umbral? Si es así, ¿este umbral depende de la "carga" que se conecte al colector? ¿Se satura un transistor simplemente porque Ib es lo suficientemente alto como para que la beta del transistor deje de ser el factor limitante de Ic?

Answer 1

Cabe destacar que en el "mundo real" la saturación NO es un estado único y bien definido. A medida que se aplica una corriente de base creciente \$V_{CEsat}\$ seguirá cayendo para una corriente de colector determinada.

"Hace tiempo" utilicé un transistor bipolar para conmutar un divisor de tensión. La tensión de saturación del transistor afectaba a la tensión de salida del divisor. Utilicé un transistor de alta ganancia (probablemente BC 817-40 con un \$\beta\$ de ~= 400) y un impulso de corriente de base de aproximadamente diez veces la corriente de colector, es decir, una "Beta forzada" de 0,1. Esto reduce \$V_{CEsat}\$ a unos pocos mV en comparación con los 10 mV que se suelen ver a baja \$I_{C}\$ .

Una beta de 0,1 rara vez sería útil o aceptable, pero en este caso lo fue.

Hoy en día, utilizaría un \$R_{DSon}\$ MOSFET para el interruptor.

Answer 2

Hay dos maneras de poner el transistor en modo de saturación:

1)Uso de la resistencia Rc: podemos calcular la corriente máxima (Ic) asumiendo Vce = 0. Ic(max)= Vcc/Rc

se puede encontrar la corriente de base correspondiente (Ib) = Ic/(beta).

El transistor estará en saturación si se aplica una corriente de base superior a la indicada corriente de base calculada

2)Utilizando la corriente de saturación nominal (Ficha técnica): Se puede aplicar una corriente de base que tiende a producir una mayor corriente de colector que la indicada en la hoja de datos

Answer 3

La saturación de un transisor también depende de su ficha técnica. Debe encontrar una gráfica con un \$h_{FE}\$ incluyendo \$V_{BEsat}\$ y \$V_{CEsat}\$ y usar eso \$\beta\$ para sus cálculos.

Ahora puedes calcular fácilmente la corriente de base que es \$I_{C} \over h_{FE}\$ y la resistencia necesaria para la base que es

$$ R_{B} = { (V_{B} - V_{BE}) \over I_{B} } $$

Busque otro gráfico que muestre la influencia de \$I_{C}\$ sobre la ganancia de CC.

Ten cuidado para que esta ganancia sea la que deseas.

Answer 4

El BJT NPN entrará en modo de saturación cuando Vcb esté por debajo de algún valor. Sedra&Smith utiliza un valor de 0,4V, pero esto dependerá del dispositivo.

Aunque no tengo ni idea de por qué querrías usar BJT como interruptor. Los MOSFETS son más adecuados para esta tarea.