dudas especificaciones transistores bjt npn

[gongonni]

hola!
posteo a ver si alguien me hecha un cable ya que estoy empezando y tengo algunas dudas con los transistores BJT NPN en cuestión.. Estoy haciendo un circuito (mi primer circuito) para controlar un relé (usando un PIC).

Los transistores, se controlan mediante tensión o intensidad a la base? Lo digo porque mi PIC tan solo puede dar 3.3V i 4mA máximos.. En un principio pensaba usar un BJT para activar el relé, pero ahora no sé si seria mejor usar un BJT directamente que pueda soportar las características eléctricas...

Os explico con más detalle la parte eléctrica:
El circuito que estoy dimensionando se alimentará con una Fuente de PC, por lo que no debeis preocuparos si será suficiente o no, la respuesta es que va sobrada. el circuito se encarga de iniciar la electrólisis mediante algun tipo de elemento comutador (relé, transistor, interruptor, etc) y de detener-la en el supuesto de los siguientes casos: Sobretemperatura, se ha activado el pulsador de emergencia, ha transcurrido el tiempo definido para tener "x" concentracion en la reacción.

http://img62.imageshack.us/i/esquemap.png/

El transistor BJT actuaría en zona de saturación (actuando como relé) y deberia soportar aproximadamente (porque la resistencia de carga depende de muchos factores: distancia electrodos, temperatura, ...) supongamos un máximo teórico de 2 Amperios (aunque a la realidad será mucho menos, pero como es un elemento importante del circuito, lo sobredimensiono un poco). Asi que la resistencia de carga se supone de 6 Ohms

Mi pregunta es, (ya que estoy intentando buscar un Bjt adecuado), en muchas especificaciones, me pone un límite de Vebo de (aprox) 5V, esto qué es? La diferencia de tensión entre el emisor y base máximos? entonces no me sirve para mi aplicacion?

Si podeis hecharme un cable y de paso alguna recomendación de algun BJT, se agradeceria muchísimo ! (a parte: sabeis de algun lugar donde poder introducir las especificaciones y que busque el transistor adecuado?)

salu2 y gracias

 

[cosmefulanito04]

Los bjt se polarizan por corriente y los fet/mosfet por tension.

Del circuito que planteas, deberias hacer la siguiente modificacion:

PiC -> Rb -> Base del transistor
Emisor del transistor "npn" -> masa
Colector del transistor -> al rele (2)
rele (1) -> Vcc
rele(2) -> (anodo) Diodo (catodo) -> rele(1)

Este ultimo diodo es importante para descargar la bobina del rele.

Ahora, para saber que transistor usar, deberias saber cual es la corriente que te pide el rele, para que pueda funcionar (corriente para conmutar, no la corriente diriamos del secundario), en funcion de esa corriente te das una idea que transistor usar y como polarizarlo. ¿Cuantos reles necesitas? ¿Cual es la corriente para que conmute el rele?

 

[Traviato]

Tambien puedes usar un darlington de potencia que poseen betas muy altas y no necesitarías un relé.

Te doy otra idea muy bonita: no usar transistor alguno, directamente de la fuente y controlar esta con el PIC, ya sabes, controlando el optoacoplador de la fuente....

Saludos.

 

[gongonni]

@cosmefulanito04
Eso en el supuesto de que usara un relé.
Pero mi idea final era utilizar un transistor que hiciera de relé.

Entonces, qué tension deberia tener cómo mínimo la base para que no se rompiera?
@Traviato
No, prefiero el transistor sino, ¿cómo alimento el PIC? de todas formas, si por casualidad se jod.. la fuente, deberia ser sustituible fácilmente.

gracias a los 2 por contestar.

 

[Fogonazo]

Notaron que el transistor quedaría trabajando como "Seguidor de Tensión", por lo que sobre la carga (Fluido....) Solo aparecerían unos 2,5 V

 

[cosmefulanito04]

Si quisieras usar el transistor como llave, usas la misma configuracion que mencione antes, pero deberas tener en cuenta la corriente que te pide la carga.

Lo bueno del rele, es que te permite independizarte de las masas y de las fuente, osea que despues del rele, podes tener una tension completamente distinta (ej. 220v de linea).

 

[gongonni]

@Fogonazo:
¿ qué hace exactamente cuando dices "seguidor de tension" ? y... ¿porqué aparecerían SOLO 2,5V en la carga?
lo que intento buscar es un transistor que pueda usar como relé, asi simplifico el circuito. Ya no busco usar un relé (la explicacion viene luego)
@cosmefulanito04:
La corriente que pide la carga está aún por determinar (hay una persona ajena a mi que está haciendo los experimentos para optimizar el proceso) aunque no creo que lleguemos a superar la barrera de 1A, nunca se sabe y como dije anteriormente, es un elemento importante y no me cuesta nada pagar medio euro más para que soporte 8A...

como dije al principio, barajé la posibilidad de usar un relé, pero el circuito debía ser simple y en este caso usamos corriente continua. Aunque quizás... quizás podamos usar 220V continuos, si pusiera un relé (entonces si) y le conectara los debidos condensadores.. lo tendré que comentar. Aunque bueno, de momento estoy usando DC.

Por cierto, hice un poco de caso a TRAVIATO y busque en la seccion de los darlington, encontré éste, aunque sigo sin entender qué significa:
Tensión máxima base-emisor 5V
Esto significa que lo máximo que puedo someter la "patilla" de base son 5V o significa que la diferencia entre la tension de emisión y la tension de base no pueden superar los 5V ???

salu2 y gracias por contestar!

 

[cosmefulanito04]

Si queres trabajar con semejantes corrientes, podrias usar un mosfet y listo.

Estos se polarizan con tension, por lo que vas a tener ningun problema con la corriente que pueda suminstrar el Pic, si previamente vas a tener que usar algun amplificador o transistor para levantar la tension de salida de 5v a Vcc o cercano, dependiendo del mosfet.

La idea de usar un el tip con configuracion darlington tampoco es mala, deras tener en cuenta el hfe min y en funcion de eso polarizarlo.

En este caso el hfe-min (peor condicion) es 1000, por lo que si quisieras trabajar con 8A a la salida, a la entrada tendrias que suministrar 8mA, seguis en el horno, necesitas otro transistor mas para garantizar la saturacion.

Tanto en el mosfet, como con el tip, vas a tener que usar algun disipador segun esa corriente que manejes.

Sobre lo que puso Fogonazo, si seguis la malla de entrada del circuito que planteaste (base -> emisor), si el Pic entrega 3,3V y el Vbe=0,7v y despreciamos la tension de caida de Rb => la tension en la carga sera 3,3v-0,7v=2,6v.

 

[gongonni]

cosmefulanito04, puedes explicar un poco más detalladamente lo que sucede en el circuito por favor? Esque no entiendo como dices que despreciando la resistencia Rb, llegan tan solo 2,6V a la carga... creía que llegarían los 12V (más o menos) ya que el transistor actuaría como relé... los 12V los proporciona la fuente.

¿Me dices que parte de la tensión de base se "va" hacia massa? (dirán "pues claro" dónde sino iva a ir) pensava que solo era para crear el suficiente campo magnético para que las capas n del transistor conducieran. Y si la intuición no me falla, me estás diciendo también que la caía de tensión de base a emisor son 0,7V ???

y vuelvo a preguntar, qué significa exactamente "Tensión máxima base-emisor 5V" ??

gracias por contestar, salu2

 

[cosmefulanito04]

¿Me dices que parte de la tensión de base se "va" hacia massa? (dirán "pues claro" dónde sino iva a ir) pensava que solo era para crear el suficiente campo magnético para que las capas n del transistor conducieran.

Un transistor no trabaja de ninguna manera con campo magnetico.

Y si la intuición no me falla, me estás diciendo también que la caía de tensión de base a emisor son 0,7V ???

Te estoy diciendo que la caida de tension en el transistor entre base y emisor es 0,7v. ¿Ahora te pregunto, porque supongo esto?, es importante que tengas en claro este tipo de cosas a la hora de trabajar con un transistor.

y vuelvo a preguntar, qué significa exactamente "Tensión máxima base-emisor 5V" ??

No se de donde sacaste ese dato, tal vez te confundis con la tension maxima en inversa que podes poner entre base y emisor, y esto esta ligado a la pregunta que te hice arriba.

Volviendo sobre los circuitos y lo que en su momento planteo fogonazo, te invito a que a partir de estos dos esquemas (el 1ero el que planteaste vos, y el segundo el que te mencione), obtengas las ecuaciones de la malla 1 y 2 de ambos circuitos. Te doy esta ayuda:



Una vez planteadas las ecuaciones, de tu esquema despeja la tension que cae en RL despreciando la caida de tension en RB (para facilitar el calculo), ¿a que conclusion llegas?

 

[gongonni]

Gracias cosmefulanito04, me has ayudado mucho. He estado un buen rato haciendo la malla (no hacía mallas desde principios de bachillerato), utilizando tan solo la malla 1 de mi planteamiento, llego a la conclusion de que Vrl = Vpic-Vrb-Vbe, como se desprecia Vrb y sustituyendo los valores llego a la conclusión de que Vrl=2.6 V, aunque tambien encuentro (en la malla 2) de que Vrl=Vcc-Vce.

Tambien llego a más conclusiones: En mi planteamiento la caida de potencial del líquido depende de Vpic (cte), Vrb, Vbe(cte), Vcc(cte), Vce(cte?).

En cambio, con el circuito que me planteas, Vrl tan solo depende de Vcc y Vce. siendo mucho más eficiente para producir la Vrl (que al fin y al cabo es lo que nos interesa)

y vuelvo a preguntar, qué significa exactamente "Tensión máxima base-emisor 5V" ??​

No se de donde sacaste ese dato, tal vez te confundis con la tension maxima en inversa que podes poner entre base y emisor, y esto esta ligado a la pregunta que te hice arriba.

de las especificaciones del producto que os dije: Transistor NPN Darlington,TIP132 en su datasheet tambien lo pone (podeis encontrar el datasheet más abajo de las especificaciones de la web):


Entonces... si fuera con mi planteamiento, no se quemaria? Hemos llegado a la conclusion que de los 12V que necesito tener de Vrl, tan solo me llegarian 2.6V (teoricos) queriendo decir que el transistor se "ha comido" 9.4V ??? Si es asi, menuda barbaridad...

salu2

 

[cosmefulanito04]

Del esquema 1:

Malla1: VPic=VRB+VBE+VRL (1)
Malla2: Vcc=Vce+VRL (2) // las mismas que planteaste vos

Vce es la tension que cae en el transitor entre Colector-Emisor, esta tension siempre queda fijada en funcion de tu polarizacion (el famoso punto Q), en este caso queda fijado por VRL, es por eso que en realidad VRL depende de la malla (1) y no de la (2), ya que si por ej. modificamos Vcc de 12v a 24v (por decir algo), VRL seguira siendo la misma, pero el que se tendra que bancar el exceso sera Vce.

Ahora mira que pasa en el esquema 2:

Malla1: VPic=VRB+VBE (1) // No depende de VRL
Malla2: Vcc=Vce+VRL (2) // esta se mantiene igual

Ahora VRL no depende de la malla (1) y si de la malla (2), pero la diferencia mas importante esta en que Vce dejara de estar en funcion de VRL si queremos que trabaje en saturacion (cosa que no podiamos conseguir en el caso anterior), por lo tanto suponiendo que nuestro transistor trabaje en saturacion Vce=Vce(sat) (dato que aparece en la hoja de datos), dicha caida de tension normalmente es menor a 1v si trabajamos con corrientes bajas y un poco mayor si trabajamos con transistores de mayor potencia.

Otra gran diferencia esta el tema de la potencia, te lo dejo a vos para que lo analices.

de las especificaciones del producto que os dije: Transistor NPN Darlington,TIP132 en su datasheet tambien lo pone (podeis encontrar el datasheet más abajo de las especificaciones de la web):

¿Porque en Vbe cae 0,7V? y en relacion a eso, ¿que pasa si a ese elemento le metemos una tension inversa muy grande?

Entonces... si fuera con mi planteamiento, no se quemaria? Hemos llegado a la conclusion que de los 12V que necesito tener de Vrl, tan solo me llegarian 2.6V (teoricos) queriendo decir que el transistor se "ha comido" 9.4V ??? Si es asi, menuda barbaridad..

En realidad no le pasaria nada con esa fuente, ya que casi todos los transistores pueden trabajar con tensiones de 25v o mas (dependera del modelo), el tema estara en la potencia, si la corriente Ic fuera de 8A (tal como buscas) y Vce=9,4v, ¿cual seria la potencia que se estaria morfando el transistor?

 

[gongonni]

¿Porque en Vbe cae 0,7V? y en relacion a eso, ¿que pasa si a ese elemento le metemos una tension inversa muy grande?

supongo que será la fuerza necesaria para superar la capa n, ¿no? no deja de ser como un diodo.. Si se le metiera una tension inversa muy grande, entonces destruirias la capa n y supongo que tambien la p, como pasa con los diodos

el tema estara en la potencia, si la corriente Ic fuera de 8A (tal como buscas) y Vce=9,4v, ¿cual seria la potencia que se estaria morfando el transistor?

P = V*I = 9.4V*8A = 75.2 W
Aunque no creo que jamás lleguemos a tal intensidad.

Gracias, por tanta ayuda, osea que los 5V ésos son en inversa?
Por cierto, no lo he dicho, pero quizás hayas visto mi firma... No TENGO una ingenieria industrial, ESTOY CURSANDO una ingenieria industrial D y ha decir verdad, entré hace ya justo un año y todavia no he visto ni un poco de electrónica (esto hasta el 3r quatrimestre), Pero tengo un proyecto que tirar pa'lante y en fin, tengo un montón de dudas y muy poco tiempo ahora que se acercan exámenes..

Otra vez más, mil gracias.

Quizás más adelante coja un relé o un transistor más grande, Esos 310V en continua me ponen mucho , a nivel de laboratorio trabajamos con 12V continuos de una fuente, pero ahora que pienso, no costaría nada tirar un poco de cable, poner un par de condensadores y tener 310V... alguna objeción a nivel de seguridad? mejor utilizar relé o puedo seguir con transistor sin escatimar seguridad?

EDITO: supongo que seria mejor relé... si por error un electrodo (por el motivo que fuese) tocara algun metal y se cerrara el circuito.. por mucho que meta el transistor después de Vrl, en Vcc sigue habiendo 310V si fuera el caso... supongo que será mejor abrir el circuito antes de salir del aparato... ¿tu qué opinas?

salu2

 

[cosmefulanito04]

Efectivamente, ese Vbe=0,7v se debe al diodo que forma la juntura p-n, y como todo diodo soporta hasta una maxima tension en inversa antes de que se queme, y ese es el dato que te dan.

EDITO: supongo que seria mejor relé... si por error un electrodo (por el motivo que fuese) tocara algun metal y se cerrara el circuito.. por mucho que meta el transistor después de Vrl, en Vcc sigue habiendo 310V si fuera el caso... supongo que será mejor abrir el circuito antes de salir del aparato... ¿tu qué opinas?

Viendo que sos nuevo en lo que es electronica, yo te recomendaria hacer el circuito lo mas sencillo posible, y creo yo que una forma de facilitar tu circuito es separar de alguna forma la carga del resto de tu circuito usando un rele o un optoacoplador (como mencionaron antes). Yo iria por el rele, y en vez de usar los 220v de linea, si tu carga puede trabajar con 12v (que era lo que pretendias usando un transistor), usa 12v y no corres el riesgo de trabajar con tensiones elevadas.

 

[gongonni]

Gracias, pero quizás sea la una posible salida a nuestro problema

No hará falta tanta tensión, es más, un compañero mio ha hablado con un electroquímico y dice que 12V son demasiados. Es por eso que el valor quedará fijado a máximo 12V, aunque recomiendan 9V. Asi que deberé hacer algo para reducir 3V.

La reacción tarda demasiado, la corriente que traviesa el circuito es del orden de los mili (por no decir micro) amperios... podemos variar la distancia, la superficie de los electrodos, pero al fin y al cabo, todo se terminará reduciendo de forma genérica en I = V/R

Cierto, en nuestro "circuito" solo circulaba una intensidad muy pequeña y la clave será construir electrodos que disten muy poco. En éste video se puede apreciar un modelo bastante bueno que, usando 12V, produce una reaccion similar (solo agua, nosotros añadimos sal para hacer lejía) y además, nos dan la geometría de éstos. Solo me preocupa el precio ya que para una mayor durabilidad, los electrodos deberian ser de titanio. Aunque ya veremos. En el video se puede apreciar como de rapido va la reaccion, haciendo salir burbujas de gas realmente rapido.

Solo decir que el tipo ése es un poco patata en cuanto a conocimiento (descontaminar? eso desde cuando? contaminará menos, pero no descontaminará )

una minima separacion de 2cm en los electrodos ya puede equivaler perfectamente a 50k o 100kOhms, aunque, como digo, los experimentos se están llevando a cabo y de eso influirá muchisimo en el dimensionado del aparato.

Si, la distancia y superficie es la clave, eso se traduce en que nos moveremos de 9 a 12V y -ahora si que si- en un amperaje importante (esto se sabe viendo el ritmo de produccion de hidrógeno del video)

EDITADO 2:
Una duda al respecto con las especificaciones del relé: Si me dicen máximo 230 Vac, tambien puedo usarlo por ejemplo con 12Vcc ?

 

[gongonni]

Creo nueva respuesta porque no sé si editando el mensaje anterior os "avisa" de que se ha modificado, he esperado un tiempo, pero al no ver respuesta supongo que no os avisa..

cosmefulanito04, he estado mirando algun transistor que pueda servirme para el PIC, pero me pierdo con tantos numeritos en las hojas tecnicas.... ponen hFE minimo bajo ciertas circunstancias, hFE maximo, ....

Podrias hecharme una mano?
Ic >= 100mA (el circuito consume 93mA y considero que 100 mA estan muy cerca para arriesgar-se)
Ib max (el del PIC) = 4mA
Resistencia bobina: 130 Ohms, aprox. (faltará decir si puedo usar DC en relés que dicen "máx 230Vac" por ejemplo...)

salu2 y buenas noches, esta semana será muy movidita para mi..

 

[lubeck]

Utiliza un TIP31 con una rb de 1k.....
Hfe es la beta......

en pocas palabras es la relacion entre la ib y la ic del transistor....

ejem por cada 1Ib son 100Ic


saludos

 

[gongonni]

Ya sabia que hFE es la relacion entre Ic/Ib, pero lo que no encuentro es su dato en el datasheet. ejemplo para el que me has dado: TIP31


En otras palabras, ¿dónde debo mirar para saber si el transistor me vale?
Éstos servirian?
http://docs-europe.origin.electrocomponents.com/webdocs/0daf/0900766b80dafab4.pdf
http://docs-europe.origin.electrocomponents.com/webdocs/0032/0900766b80032af5.pdf
http://docs-europe.origin.electrocomponents.com/webdocs/0d2e/0900766b80d2ee15.pdf

saludos y muchisimas gracias por tu dedicación ! Es admirable!

 

[cosmefulanito04]

Para elegir un transistor para que funcione como llave (en principio no importaria las caracteristicas en la zona lineal del transitor) los datos mas importantes serian los siguientes:

- Ic max
- Vce max (Vceo tension de ruptura)
- hFE min (en continua, hfe= alterna)
- Potencia max. que soporta y potencia max. que soportaria sin disipador
- Vcesat
- Slewrate (te indica la max. velocidad de conmutacion de un nivel de tension a otro)

Entonces del transistor que menciono lubeck los datos que debieran interesarte son:

- Ic max= 3A (con bruto disipador )
- Vceo= 60v (max. tension Vce)
-hFEmin=25 (estas trabajando con menos de 1A) (Punto importante que se debe aclarar)
- Pmax=40w (25ºc y bruto disipador), Pmax-amb=2w (25ºc sin disipador)
- Vce(sat)=1,2v
- Slewrate: no lo menciona.

Aclaracion del hFE-min: si te fijas, abajo hay un par de curvas, en la que dice "DC current Gain", te grafica como varia el hFE en funcion de la corriente (el hFE no es cte), y de ese grafico se puede ver que a la corriente que necesitas trabajar el hFE vale 200 casi, asi que esto es importante que lo tengas en cuenta a la hora de calcular rb para no recontra sobre-saturar el transistor.

Otra cosa importante: fijate que en este tipo de transistores de gran potencia la Vbe vale 1,2v o 2v y no siempre vale 0,7v, ya que esto es aplicable en transistores de baja potencia.

Habria que ver si hay transistores de menor potencia para no sobredimensionar tanto por 100mA nada mas. Tal vez te conviene un bc337 que es to-92 y se banca hasta 800mA.

 

[lubeck]

Oye yo estoy estudiando el uso de transistores.....

lo primero que aprendi es que los datasheet para los transistores son dataShit....
todo es muy confuso... cada quien le llama a cada cosa como quiere....
asi que me consegi esto....

https://www.forosdeelectronica.com/f13/programa-guia-transistores-37057/

Post #1

y para estudiar su comportamiento lo entendí con el post #2
y esta otra:
http://html.rincondelvago.com/diodos-y-transistores.html
en la parte donde dice polarizacion directa base-emisor....

ahora con el el TIP31 esta mas que sobrado para tu circuito... aguantaría 3A/40W y vas a utilizar muchísimo menos... lo que no importa para nada.... o busca uno que Ic MAx sea mayor unos 200mA/2W y un beta(Hfe) de 100 que sea de germanio (.7v) la resistencia de 1k sirve para esos datos...
cuando un transistor se utiliza como switch no necesariamente los valores deben ser asquerosamente exactos...

con la resistencia de 1K saturaría según cálculos con un voltaje mayor a 2V y cortaría con menos de 1v aprox....

Saludos....