Salida de voltaje de un transistor

Como la mayoría de las cosas electrónicas, no hay una sola ecuación para conectar y usar para este tipo de cosas. Así es como lo abordaría:

1. La unión base-emisor de un BJT se comporta de manera muy parecida a un diodo normal. Entonces, en circunstancias típicas, hay una caída de ~ 0.7V desde la base hasta el emisor. En otras palabras, el voltaje en la parte superior de R1 será aproximadamente 0.7V menor que el voltaje en la parte superior de R2. Con esa información, veamos solo la ruta actual desde V1, a través de R2, a través de la unión base-emisor, a través de R1, y hacia tierra. Vamos a representar la unión base-emisor con un diodo:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

2. La corriente que fluye a través de R2 es simplemente \ $ I_b \ $. Sin embargo, la corriente a través de R1 es la suma de \ $ I_b \ $ y \ $ I_c \ $ (aunque hemos eliminado el pin colector del BJT en este esquema, todavía consideraremos su contribución de la corriente aquí). Afortunadamente, hay una relación directa entre \ $ I_b \ $ y \ $ I_c \ $ para la operación de DC: $$ I_c = h_ {FE} * I_b $$ El rango de valores de la ganancia de corriente continua, \ $ h_ {FE} \ $, se debe proporcionar en la hoja de datos del BJT y depende de la temperatura y la corriente. Así que ahora podemos usar lo que sabemos en la Ley de Voltaje de Kirchoff: $$ 5V- (I_b * 10 \ Omega) -0.7V- (I_b + I_c) * 100 \ Omega = 0 $$ Sustituyendo en \ $ I_c = h_ {FE} * I_b \ $: $$ 5V- (I_b * 10 \ Omega) -0.7V- (I_b + \ color {red} {h_ {FE} * I_b}) * 100 \ Omega = 0 $$ Tenemos suficiente información para resolver \ $ I_b \ $: $$ I_b = \ frac {4.3} {110 + 100 * h_ {FE}} $$ Y ahora \ $ I_c \ $: $$ I_c = h_ {FE} * \ frac {4.3} {110 + 100 * h_ {FE}} = \ frac {4.3} {\ frac {110} {h_ {FE}} + 100} $$

3. Ahora tenemos suficiente información para resolver el voltaje del emisor ... algo así. Dado que \ $ I_c \ $ debería ser mucho mayor que \ $ I_b \ $, asumamos que \ $ I_e = I_b + I_c \ approx {I_c} \ $. Por lo tanto: $$ V_e = I_c * R_1 = \ frac {4.3} {\ frac {110} {h_ {FE}} + 100} * 100 \ Omega $$

4. Esto no es realmente el final de la historia. El hecho de que la matemática resuelva para ese valor de \ $ V_e \ $ no significa que el BJT que está utilizando realmente pueda alcanzar ese voltaje. Como ejemplo, escojamos el 2N3904 de Fairchild Semi . Usando una técnica de solución iterativa para \ $ I_c \ $ (recordando \ $ I_c \ $ y \ $ I_e \ $ son aproximadamente iguales), el valor de \ $ h_ {FE} \ $ en la hoja de datos es de aproximadamente 60. Entonces, $$ I_c = \ frac {4.3} {\ frac {110} {60} +100} \ approx {42mA} $$ y $$ V_e = 42mA * 100 \ Omega = 4.2V $$ Eso significa que la unión \ $ V_ {ce} \ $ debe caer 0.8V para acomodar este voltaje. Mirando el valor de \ $ V_ {ce} (sat) \ $ en la hoja de datos, vemos un valor de 0.3V para \ $ V_c = 50mA \ $, que es lo suficientemente cerca para nuestro caso aquí. Eso significa que la unión \ $ V_ {ce} \ $ de este transistor particular puede ir tan bajo como 0.3V, pero no más bajo. Ya que necesitamos bajar 0.8V, el 2N3904 no tendría ningún problema en lograrlo. Si, por ejemplo, la hoja de datos hubiera mostrado \ $ V_ {ce} (sat) = 1.5V \ $, entonces no podríamos lograr la caída de 0.8V y el voltaje más alto que podríamos obtener en \ $ V_e \ $ sería \ $ 5V-1.5V = 3.5V \ $. Incluso si las matemáticas mostraran 4.2V, sería imposible de lograr en la práctica.

Necesito un circuito de ejemplo, ya que diferentes conexiones de transistores usan diferentes ecuaciones y dan diferentes voltajes de salida.

Por ejemplo, para el circuito de emisor común, el voltaje del emisor siempre es cero. (Probablemente esa no sea la respuesta que estás buscando).