¿Por qué este BJT no va a saturarse?

Hay algunos errores en la pregunta:

1. El diseño de referencia original requería una resistencia de 4K7 (4.7 K) ohmios para R1. Esto debería solucionar su problema. Tenga en cuenta que las especificaciones para hfe (ganancia de corriente continua) son típicas y no están garantizadas, por lo que debe diseñar en algún margen (como se hizo en el diseño de referencia).
2. Hubo un error en tu ecuación: vc = (12.38−25m ∗ 47k) y luego vc = (12.38−25m ∗ 10k). Debe usar el valor de R2 (1K en su esquema). También tenga en cuenta que el resultado del cálculo es negativo, pero el valor real de Vc no irá por debajo de Vce-sat (todas las demás cosas son correctas, un valor negativo indicaría saturación y el Ic real sería más bajo.

El resistor 4.7K especificado para R1 debería corregir el problema.

Editar:

Una forma de calcular un valor apropiado para R1 sería trabajar hacia atrás desde el colector. Suponiendo que desea que R2 sea 1K (para las tasas de borde adecuadas para el IGBT en este caso):

1. Calcule la corriente de saturación (ignoraremos Vce y lo llamaremos 0) ... Ic = 12V / 1000 ohm = 0.012A
2. Calcule la corriente de base necesaria con algún margen (usaremos hfe = 10 para estar seguro) ... Ib = Ic / hfe = 0.0012A
3. Calcule el valor para R1 necesario para alcanzar la corriente base anterior (0.7V asumida para Vbe) ... R1 (max) = (12V -0.7V) / 0.0012A = 9417 ohm. Con algo más de margen (permite la temperatura, la fuga del condensador o?), 4.7K es una buena opción para R1.

Intentaré resumir y dar algunas sugerencias sobre los problemas que describe:

1. En realidad, no existe tal cosa como la "saturación del emisor de base". El llamado Vbe (sat) es una indicación del voltaje máximo instantáneo que puede aplicar directamente a una unión de base-emisor sin soplar el diodo de base-emisor. Es aún más difícil, si tuviera que colocar los 1.8V indicados durante más de unos pocos microsegundos, la corriente del emisor de base explotará el dispositivo.

   Puede ignorar de forma segura el parámetro Vbe (sat), ya que no proporciona datos útiles para usted ni para su circuito en funcionamiento normal / diseñado. Sospecho que no pudo obtener el BJT en saturación en primer lugar, por lo que terminé viendo todos los parámetros en la hoja de datos y luego este llamó su atención. Por favor, ignóralo por ahora.

   Recuerde que la unión BE es casi en todos los sentidos como un simple DIODO. De hecho, este diodo único gobernará el comportamiento de todo su BJT. Si va a la hoja de datos y verifica la curva V-I de la unión BE, verá que para valores de corriente bajos (< 1 mA), la caída de VBE será de alrededor de 0.6V. Además, su primera regla de oro al analizar un circuito BJT: el VBE será de 0,6 V a 0,8 V para las corrientes de emisor de base más comunes (prácticas) (0,1 mA a 100 mA).

   Entonces, cuando mires por primera vez este circuito, harás mentalmente: 12V (tren de potencia) - 0.7V (caída de vbe) que es aproximadamente 11V, dividido por 47K que es aproximadamente 0.2 mA. No te preocupes por la precisión aquí. Lo más importante ahora es comprender el comportamiento del circuito.

2. Ahora, tratará de aplicar la relación lineal (aprox.) entre Ic e Ibe, asumiendo que el parámetro hfe o beta puede y variará mucho de un dispositivo a otro. De acuerdo con la hoja de datos, la hfe será mayor que 25, por lo que su Ic intentará alcanzar un mínimo de Ic = 0,2mA * 25 = 5 mA.

   Sin embargo, como notó, mientras el BJT está "incrementando" la corriente del colector hasta un mínimo de 5 mA, la caída en la resistencia 1K hará que el voltaje en el colector comience a descender. Para estos valores y la hfe (min) de 25, obtendrá un Vc de 12V - 5mA * 1K = 12V - 5V = 7V (en el peor de los casos, correspondiente al valor mínimo de hfe). En el mejor de los casos, su hfe será más alta y Vc podría bajar, poniendo el BJT en saturación dura (Vc = 0.7V).

   Le sugiero que cambie el valor de la resistencia de 1K a un valor más alto, para asegurarse de que saturará el BJT con la corriente de emisor de base que tiene actualmente. Si desea hacer los cálculos, necesitará un Rc de (12V - 0.7V) / 5mA = 2.2K o superior para asegurarse de que el BJT esté ingresando en el modo de saturación.

En cualquier caso, no hay forma de que el Vc esté atascado a un voltaje tan alto (casi el voltaje del riel), a menos que:

• El BJT o cualquier otro elemento de su circuito no está correctamente conectado. Le sugiero que vuelva a comprobar todas las conexiones y la denominación de los pines del BJT y el IGBT.
• El BJT está dañado, lo que puede haber ocurrido debido a una descarga ESD o sobrecarga.
• Uno o más de los componentes que está utilizando tienen valores diferentes a los indicados por el esquema. [Esto es exactamente lo que sucedió, según el autor de la pregunta].

He intentado dar una respuesta detallada, ya que sospecho que otras personas que comienzan con la electrónica y / o depuran sus primeros circuitos pueden encontrar esta información útil.

hFE aparece como mínimo de 25, no de 100, en un IC de 1A, lo que implica un Ib de 40ma.

No puedo justificar esto numéricamente, pero ese transistor parece demasiado grande para eso Ib. Los valores de 10k o 20k parecen más razonables para R1.

Los IGBT no se saturan. Son básicamente un BJT con un FET conectado entre el colector y la base. Esto significa que el voltaje del colector no puede ser menor que el voltaje base.

Una mejor respuesta es usar un BJT directamente. No necesita un FET para manejarlo por usted en este caso.