De que depende IC

[julian403]

Anteriormente tenía en cuenta que la corriente de colector dependía de la corriente de base. Y ya sabemos que β es la relación entre estas cantidades. Pero β depende a su vez de la corriente del colector. He estado analizando un par de circuitos y veo que la corriente del colector, presente en la malla de salida en un emisor comun, depende de la tensión Vce. ¿Cuándo es máxima Ic? Pues cuando Vce=0, de manera que Ic= Vcc/(Rc+Re). Para valores diferente de Vce, la corriente del colector será Ic= (Vcc - Vce)/(Rc+Re).
Entonces de esta manera el transistor bjt es controlado por tensión, en este caso por Vce. Como controlamos a Vce, sabemos que Vce= Vcb+Vbe. Al polarizarse la juntura base emisor en directa, su caida de tensión será 0.7 V. Entonces Vce depende del valor que tome Vcb ya que Vbe es constante y por transición la corriente de colector depende de la tensión Vcb.

¿Quién dijo alguna vez que el bjt es controlado por corriente?, si lo vemos desde un punto de vista circuital, como en la anterior para nada me parece controlado por corriente sino por tensión.

¿Que les parece? Saludos.

 

[chclau]

Que hiciste un poco de ensalada.

Tenes que diferenciar entre el punto de polarizacion del transistor y las variaciones de señal de la corriente de salida.

La corriente Ic NO es maxima para Vce = 0, repasa las curvas de transferencia del transistor, que son una familia de curvas en las que Ic depende de Vce solo para pequeños valores de Vce y luego se mantiene casi constante para todo valor de Vce (hasta los limites del dispositivo).

Cuando el transistor esta en zona activa, la corriente Ic depende principalmente de la corr. Ib.

 

[julian403]

Pero depende de Ib en cuanto al análicis en ca. En cc Ic depende de la obtención de la ley de kirchoff de la malla de salida. no?

 

[cosmefulanito04]

Ic en zona activa depende de Ib y en zona saturada de la carga (si Ib.hfe>Ic).

Cuando polarizás, Vceq quedará en función de la caída de tensión que imponés en las resistencias Re y Rc, que a su vez está impuesta por el valor de Icq y que a su vez depende de Ibq ..... que a su vez depende de.... la Vth y las resistencias de base .

Pensá, cuando diseñás hacés eso, vas de la malla de salida a la malla de entrada.

 

[julian403]

Hablando en polarización, es decir, cc. ¿Por qué dices que Ic en saturación depende de la carga? ¿te refieres a las resistencias en la malla de salida?

Y otra cosa en ca, cuando se aplica una señal de manera que ib varíe. La corriente Ic no varía quedando en reposo Vce sino que Vce varía también. Es decir, se mueve en la recta de carga, tanto la corriente como la tensión. No es que varía la corriente en una recta vertical. La recta tiene pendiente y depende de las resistencias en la malla de salida.

 

[cosmefulanito04]

Hablando en polarización, es decir, cc. ¿Por qué dices que Ic en saturación depende de la carga?

Porque es el único que impone la corriente de colector, un circuito saturado/corte típico es este:

Suponé que en este caso la carga es la de 1kOhm (es decir no tenés nada conectado a Vout), en ese caso la corriente cuando la alimentación de base esté conectado, la corriente de colector será de casi 10mA si se cumple que Ibq.hfe>=10mA, es decir tendrás:

[LATEX]I_{c}=\frac{V_{cc}-V_{ce(sat)}}{R_{c}}[/LATEX]

Y otra cosa en ca, cuando se aplica una señal de manera que ib varíe. La corriente Ic no varía quedando en reposo Vce sino que Vce varía también. Es decir, se mueve en la recta de carga, tanto la corriente como la tensión. No es que varía la corriente en una recta vertical. La recta tiene pendiente y depende de las resistencias en la malla de salida.

Si que varía, acordate del modelo del transistor, tenés una fuente de corriente ic controlada por ib (ib.hfe), luego vce es consecuencia de ic.

 

[julian403]

La confusión se me generó al analizar el funcionamiento interno del transistor. Quizás no sea pertinente para este foro pero ¿por qué la corriente Ic depende de Ib? ¿Por qué o que hace que esas corrientes estén relacionadas?

En el libro electrónica del estado sólido de Tremosa cuando se analiza el funcionamiento del transistor, lo hace a partir de una configuración base común primero que nada. Internamente el emisor es el que presenta más impurezas, cuando se polariza en directa la juntura base emisor, la barrera de potencial disminuye y las cargas del emisor pasan a la base por difusión, la cual tiene un longitud muy pequeña por lo que las cargas se encuentran con el potencial de la juntura colectora y son injectadas al colector. Una parte muy pequeña de esas cargas se derivan a la base. ¿Cómo entra todo esto en la explicación correcta que me dieron anteriormente?

Saludos.

 

[cosmefulanito04]

En el libro electrónica del estado sólido de Tremosa ....

Uuuu.... libro de Tremosa.... Dispositivos electrónicos....

cuando se analiza el funcionamiento del transistor, lo hace a partir de una configuración base común primero que nada. Internamente el emisor es el que presenta más impurezas, cuando se polariza en directa la juntura base emisor, la barrera de potencial disminuye y las cargas del emisor pasan a la base por difusión, la cual tiene un longitud muy pequeña por lo que las cargas se encuentran con el potencial de la juntura colectora y son injectadas al colector. Una parte muy pequeña de esas cargas se derivan a la base. ¿Cómo entra todo esto en la explicación correcta que me dieron anteriormente?

Saludos.

La verdad no me acuerdo de nada, pero sé que la zona de carga espacial era muy importante y el ancho.

 

[julian403]

Volvamos a la duda. Hay algo que le doy vueltas y no puedo entender. ¿Porque la corriente en saturación es máxima?.

Si Vce=0 entonces Vcb=Vbe , por lo que está polarizado en directa al juntura colectora y el diodo conduce, dicha corriente se opone a la corriente que viene del emisor por lo que la corriente es cero. Además en el emisor también habrá corriente debido al colector pero dicha corriente es opuesta por la que genera la juntura del diodo así que también es cero la corriente. En resumen, no hay corriente.
Puede verse en el modelo de erbers moll que adjunto. Si se polariza el diodo Dbe en directa circula la corriente Idbe y esta genera la corriente el el colector af*Idbe. Si además Dbc está en direccta circula la corriente Idbc apuesta a af*Idbe y se genera la corriente af*Idbc apuesta a Idbe

 

[chclau]

Los dos diodos estan en directa pero no polarizados a la misma tension.

Vce sat normalmente es 0.2 a 0.3V, Vbe sat ronda en los 0.7V con lo que la tension en de la juntura C-B anda por los 0.4V en directa.

Y te repito, la corriente Ic en saturacion NO es maxima. Justamente la condicion de saturacion de un transistor es que Ic < hfe. Ib, ademas que hfe sat suele ser MUCHO mas chico que hfe de zona activa.

En activa Ic = hfe. Ib, en saturacion Ic sat < hfe sat . Ib, y siendo ademas hfe sat < hfe se colige que Ic sat << Ic activa.

 

[cosmefulanito04]

Pero a ver, en la zona saturada es donde más corriente va a poder conducir el transistor, en esa condición como mencioné arriba dependerá de la carga.

Esto se vé con las típica recta estática de polarización:

Donde el punto estará cerca de Vce=0 y la corriente la impondrá Rc y Vcc.

Sobre la explicación de Ebers-molls... lo siento directamente borré todo eso de mi cabeza.

 

[chclau]

Lo que importa no es la recta de carga sino la corriente de salida del transistor para cada Ib. No se, para mi es obvio que para una Ib determinada, la corriente crece a medida que Vce crece y en todos los casos, Ic = 0 para Vce = 0.

Con respecto a la recta de carga, hay que ver donde cruza a una de las curvas del transistor, no solamente a la recta de carga en si.


Para un transistor con hfe = 100 (valores tipicos), hfe sat = 10.

O sea que un punto de trabajo tipico puede ser ib = 1 mA e Ic = 100mA en activa, contra ib = 1mA e Ic < 10mA para garantizar saturacion. Como se ve, Ic es mucho mayor en zona activa que en saturacion.


Ahora, si lo que estas diciendo es que en forma dinamica, alrededor del punto de polarizacion, la maxima corriente ocurre cuando la tension Vce es minima, eso es cierto. Pero manteniendose lejos de saturacion, porque si no el ampli va a meter distorsion.

 

[Sebastian1989]

Me parece que estas equivocado chclau, en el gráfico que subió cosmefulanito04 se ve claramente que cuando Vce=0 la Ic=MAX por otro lado cuando el Vce=MAX la Ic=0.
Cuando dices que la ganancia de saturacion es menor a la ganancia de la zona lineal es correcto pero el análisis que haces es incorrecto, en el ejemplo que das dices que Ib=1ma por lo que con hfe=100 tienes una Ic=100ma (hasta acá bien), luego calculas la Ic con hfe sat por lo que te da Ic=10mA aqui esta el error, con 1mA no estas saturando el transistor, para asegurar la saturacion del transistor uno debe calculas máxima corriente de colector y luego tomar en cuenta la ganancia de saturacion para calcular la Ib, en el ejemplo de cosmefulanito04 tienes que la corriente máxima de Ic=Vcc/Rc por lo que para saturarlo necesitas Ib=Vcc/(10*Rc).

 

[chclau]

No Sebastian, es imposible que un transistor tenga corriente de colector con Vce = 0. Mira el grafico del TRANSISTOR, no la recta de carga. Lo que importa es donde la recta de carga cruza a la grafica del transistor, la recta de carga sola no tiene sentido.

No existe punto de trabajo, ni siquiera en saturacion, con Vce = 0 y que Ic sea distinta de cero, como se muestra claramente en las graficas. Vce minimo en saturacion es 0.2 a 0.3V. Solo durante transitorios y durante poco tiempo se da que Vce = 0 con Ic distinta de cero... pero eso ya es un fenomeno de cargas acumuladas.

La corriente Ic para que el transistor este en saturacion debe ser menor que hfe sat x Ib. Con hfe sat = 10 e Ib = 1mA, Ic debe ser menor que 10mA si no el transistor no satura.

 

[cosmefulanito04]

Creo que hablamos de cosas distintas (o por lo menos yo lo entiendo así).

Vos hacés referencia a que a menor Vce, menor será el hfe y lo cual es cierto, como también será menor a medida que Ic aumente después del punto de inflexión del hfe o a medida que Ic disminuya antes del punto de inflexión.

Sin embargo yo mencioné que la Ic siempre será la máxima (independientemente de la Ib que requiera el transistor), cuando el transistor se encuentre en la zona de saturación, es imposible obtener una mayor Ic en la zona activa y eso te lo dice claramente la recta de polarización.

Es correcto lo que decís, Vce nunca será cero, se le acercará (0,2; 0,3v, etc según el transistor), es neesario caer sobre una de las curvas parametrizadas de Ib, pero la curva estática deja bien en claro que a menor Vceq mayor Icq, lo cual es lógico por las leyes de kirchhoff de la malla de salida.

La corriente Ic para que el transistor este en saturacion debe ser menor que hfe sat . Ib. Con hfe sat = 10 e Ib = 1mA, Ic debe ser menor que 10mA si no el transistor no satura.

No entendí muy bien esto. Yo para garantizar la saturación suelo hacer esto:

[LATEX]I_{bq(min)}=\frac{I_{carga}}{h_{fe(min)}}[/LATEX]

[LATEX]I_{bq(sobre-saturada)}>2.I_{bq(min)}[/LATEX]

O más según corresponda y la velocidad de switcheo que se requiera.

 

[Sebastian1989]

Se que Vce nunca llega a 0V, el valor mínimo de Vce viene especificado el la hoja de datos, pero aun así la máxima Ic se obtiene con el mínimo Vce.

Te insisto en que estas calculando mal la saturacion, tu te das una Ib y luego calculas Ic con hfe sat, lo que se debe hacer es primero calcular la máxima Ic y luego con hfe sat calculas Ib.

Le voy a dar valores al ejemplo de cosmefulanito04, suponiendo Vcc=11V, Rc=100ohm, Min Vce=1V, hfe sat=10, para saturar el transistor primero calculo la máxima Ic que es (Vcc-MIn Vce)/Rc => (11V-1V)/100 ohm=100mA por lo tanto Ib=10mA ya que Ib=Ic/hfe.

 

[chclau]

Yo quise comparar dos situaciones con igual Ib en las que se ve claramente que para igual Ib, la corriente de saturacion es 10 veces menor que la corriente en zona activa.

La polarizacion de un transistor y el uso de la recta de carga se aplica a un transistor amplificador en zona activa, si entra en saturacion el amplificador distorsiona. O sea, Ic es maxima para Vce minima pero siempre FUERA de saturacion.

En definitiva, el transistor es un amplificador de corriente. En zona activa amplifica muchisimo mejor que en saturacion, por lo que, a igualdad de condiciones de corriente de base, NO puede ser que la corriente sea mayor en saturacion que en zona activa... sino justamente todo lo contrario, en un orden de magnitud.

Tenemos tambien que recordar que hablamos de componentes reales y no teoricos. Si el objetivo es obtener Ic = 100mA, no puedo decir alegremente que da lo mismo hacerlo con Ib = 1mA, o Ib = 10mA (en saturacion), porque semejante corriente de base puede tranquilamente quemar muchos transistores de uso general. Si quiero obtener mucha corriente de salida, la forma logica de hacerlo es con el transitor en zona activa. Y no toda conexion de un transistor se rige por las rectas de carga tipicas de un amplificador de clase A, hay otras maneras de hacer trabajar un transitor.

 

[cosmefulanito04]

La polarizacion de un transistor y el uso de la recta de carga se aplica a un transistor amplificador en zona activa, si entra en saturacion el amplificador distorsiona.

Obviamente que distorsiona, si justamente hablamos de switcheo. Pero eso no quita que la corriente no sea la máxima (el puto Q se corre bien a la izq.).

Y si, la recta de polarización sigue siendo válida, la única diferencia es que ahora no tenés una alterna montada sobre el punto de trabajo.

O sea, Ic es maxima para Vce minima pero siempre FUERA de saturacion.

No estoy de acuerdo, Ic dependerá de la carga, no del transistor. Lo que dependerá del transistor es cuanta Ib requiera para mover esa carga.

En definitiva, el transistor es un amplificador de corriente. En zona activa amplifica muchisimo mejor que en saturacion, por lo que, a igualdad de condiciones de corriente de base, NO puede ser que la corriente sea mayor en saturacion que en zona activa... sino justamente todo lo contrario, en un orden de magnitud.

Ok, pero no solo hablamos de amplificador, lo cual implica que la corriente ic no necesariamente sea producto de una alterna montada sobre una continua, sino que simplemente una continua (que obviamente será pulsante según el manejo que se le dé al switch).

Tenemos tambien que recordar que hablamos de componentes reales y no teoricos. Si el objetivo es obtener Ic = 100mA, no puedo decir alegremente que da lo mismo hacerlo con Ib = 1mA, o Ib = 10mA (en saturacion), porque semejante corriente de base puede tranquilamente quemar muchos transistores de uso general. Si quiero obtener mucha corriente de salida, la forma logica de hacerlo es con el transitor en zona activa. Y no toda conexion de un transistor se rige por las rectas de carga tipicas de un amplificador de clase A, hay otras maneras de hacer trabajar un transitor.

Pero acá estas hablando de condiciones de diseño en particular, obviamente que habrá que analizar si tal transistor se banca tal potencia del diodo base emisor (o corriente, dependerá cual límite este antes), eso no quita que el análisis sea ese, es decir la Ic depederá de la carga (en saturación claro esta)

 

[chclau]

No estoy de acuerdo.

Hagamos algo simple. Tomá un transistor como el 2N3904, y supongamos que el cliente te dice, quiero que me entregue 100mA de corriente de colector.

Yo, polarizando en zona activa, lo conseguiré sin problemas. Vos, llevalo a saturación, y verás que no hay manera de que logres conseguir tal corriente de colector. Y el mismo experimento lo podrás aplicar al transistor que quieras. Siempre, siempre, voy a lograr, polarizando como corresponde, MUCHA más corriente en activa que en saturación.

Ahora, si la aplicación por definición es switching, obviamente que querré saturar al transistor. Pero NO porque me entregará la mayor corriente que me puede entregar... sino porque en switching disipa menos potencia.

 

[cosmefulanito04]

No tengo ese modelo.... pero si el Bc337.. ¿te sirve para tu experimento?

Ahora, si la aplicación por definición es switching, obviamente que querré saturar al transistor. Pero NO porque me entregará la mayor corriente que me puede entregar... sino porque en switching disipa menos potencia.

Es correcto, pero ¿podrías superar esa corriente máxima de switching en zona activa? No y eso es lo que te estoy tratando de decir.