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¿Cómo funcionan los transistores BJT en estado saturado?

Esto es lo que sé sobre los BJT NPN (transistores de unión bipolar):

  • La corriente Base-Emisor se amplifica HFE veces en Colector-Emisor, de forma que Ice = Ibe * HFE
  • Vbe es la tensión entre Base-Emisor, y, como cualquier diodo, suele rondar los 0,65V. No recuerdo acerca de Vec Sin embargo.
  • Si Vbe es inferior al umbral mínimo, entonces el transistor está abierto y no pasa corriente por ninguno de sus contactos. (vale, puede que unos pocos µA de corriente de fuga, pero eso no es relevante)

Pero aún tengo algunas preguntas:

  • Cómo funciona el transistor cuando está saturado ?
  • ¿Es posible tener el transistor en estado abierto, bajo alguna condición que no sea tener Vbe inferior al umbral?

Además, siéntete libre de señalar (en las respuestas) cualquier error que haya cometido en esta pregunta.

Pregunta relacionada:

17voto

Mark Biek Puntos 41769

La saturación significa simplemente que un aumento de la corriente de base no produce (o produce muy poco) un aumento de la corriente de colector.

La saturación se produce cuando las uniones B-E y C-B están polarizadas hacia delante, es el estado "On" de baja resistencia del dispositivo. Las propiedades del transistor en todos los modos, incluida la saturación, pueden predecirse a partir del modelo de Ebers-Moll.

15voto

RelaXNow Puntos 1164

Su \$I_{CE}\$ = \$I_{BE} \times h_{FE}\$ no es del todo correcto. Esta ecuación muestra lo que la corriente de colector podría si se le da suficiente tensión de colector. La saturación se produce cuando no se le da suficiente tensión. Por lo tanto, en saturación, \$I_{CE} \lt I_{BE} \times h_{FE}\$ . O puedes verlo al revés, es decir, que estás suministrando más corriente de base de la necesaria para manejar toda la corriente de colector que puede suministrar el circuito. Dicho matemáticamente, esto es \$I_{BE} \gt I_{CE} \mathbin{/} h_{FE}\$ .

Como el colector de un NPN actuará como un sumidero de corriente y en saturación el circuito externo no le está dando tanta corriente como podría pasar, el voltaje del colector bajará tanto como pueda. Un transistor saturado suele tener unos 200mV C-E, pero eso también puede variar mucho según el diseño del transistor y la corriente.

Un efecto de la saturación es que el transistor tarda en apagarse. Hay cargas adicionales "no utilizadas" en la base que tardan un poco en drenarse. Esto no es muy científico y sólo describe a grandes rasgos la física de los semiconductores, pero es un modelo suficientemente bueno para tenerlo en mente como explicación de primer orden.

Una cosa interesante es que el colector de un transistor saturado está realmente por debajo de la tensión de base. Esto se aprovecha en la lógica Schottky. Un diodo Schottky está integrado en el transistor desde la base hasta el colector. Cuando el colector baja cuando está casi en saturación, roba corriente de base que mantiene el transistor justo al borde de la saturación. El voltaje de encendido será un poco más alto ya que el transistor no está completamente saturado. La ventaja es que hace que la transición de apagado sea más rápida, ya que el transistor está en la región "lineal" en lugar de en saturación.

6voto

jmcd Puntos 1962
  1. Cuando está saturado, la corriente de colector no es \$h_{FE}\$ veces la corriente de base. Es menos, cuánto, depende del resto del circuito (estoy hablando del modelo más simple que se te ocurra). En saturación, la \$V_{CE}\$ tensión puede considerarse más o menos constante y puede llamarse \$V_{CEsat}\$ digamos que alrededor de \$0.2\mathrm V\$ . Un BJT está saturado cuando las uniones BE y BC están activas. Esto limita la \$I_C\$ corriente a menos de \$I_B h_{FE}\$ y fija el \$V_{CE}\$ caída de tensión a \$V_{CEsat}\$ .

  2. ¿Por qué te importa tener tu BJT en estado abierto si no pasa corriente a través de él? Es como tener el grifo abierto sin agua en la tubería :D

-4voto

Jacky1 Puntos 103

La resistencia de emisor conectada significa que el transistor entrará en saturación, pero la resistencia de base y la resistencia de colector seguirán siendo las mismas. Si dibujas un circuito y calculas la corriente de base, obtendrás un buen resultado.

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