Debería poder ver inmediatamente después de la inspección (sin hacer ningún cálculo) que el transistor está saturado. En general, calcula que el voltaje C-E de un transistor saturado es de 200 mV o menos, a menos que la corriente sea inusualmente grande, lo que en este caso obviamente no se debe al tamaño de R1 y R3. La respuesta para cualquier propósito real de ingeniería eléctrica es, por lo tanto, "200 mV o menos", que podemos ver inmediatamente después de la inspección. Parte del diseño de buenos circuitos es asegurarse de que esta incertidumbre de 200 mV no importa. Si tu profesor quiere una respuesta más precisa, entonces está siendo académico y poco realista, y puedes decirle que lo dije.
Ahora hagamos los cálculos para respaldar lo que ya sabemos por inspección que está sucediendo. Digamos que la caída de B-E es de 700 mV, por lo que hay 9.3 V a través de R2, lo que significa que la corriente de base es de 370 µA. R1, R3 y V1 forman una fuente Thevenin de 7.5 V y 5 kΩ. Eso significa que la corriente del colector no puede ser más de 1.5 mA (C-E drop 0 que no puede suceder, pero es útil para obtener la garantía de no exceder la corriente). (1.5 mA) / (370 µA) = 4, que es la ganancia requerida para que el transistor se sature. Puede confiar fácilmente en un 2N3904 para tener más ganancia que con una corriente de colector de 1,5 mA. El transistor está claramente bien saturado, por lo que fue fácil verlo desde la inspección sin tener que ejecutar los números.
Así que ahora la pregunta es: ¿cuál será la caída de C-E para el transistor a una corriente de colector de 1.5 mA y bien en saturación? Una vez más, la respuesta básica de la ingeniería eléctrica es "menos de 200 mV". Si necesita una respuesta más precisa, entonces están sucediendo dos cosas. Primero, la robustez de su diseño general del circuito es sospechosa si esto realmente importa.
Segundo, tienes que mirar en la hoja de datos para ver qué detalles te dicen sobre este transistor en particular . Aquí es donde las cosas se complican un poco, ya que hay varias variantes del 2N3904 y los diferentes fabricantes lo especificarán de manera un poco diferente. Acabo de agarrar la hoja de datos de Fairchild para usar como ejemplo. No asumiría que este nivel de detalle se aplicara al 2N3904 de otros fabricantes sin verificarlo. Esta es otra razón por la que es mejor si su circuito funciona con algo en el rango de 0-200 mV. No tiene que preocuparse por la variante de qué fabricante está utilizando, y las compras pueden obtener el 2N3904 genérico más barato que pueden encontrar esa semana.
En la página 2, en realidad hay una especificación para Voltaje de saturación del colector-emisor , que es un máximo de 200 mV para I C a 10 mA y 300 mV para I C a 50 mA. Esto es típico de las hojas de datos porque no le dicen explícitamente qué hará la pieza en todos los puntos operativos posibles. Sin embargo, dado que nuestra corriente de colector está muy por debajo de 10 mA, podemos contar con seguridad que la caída de C-E sea de 200 mV o menos. Tenga en cuenta que eso es lo que ya sabíamos a partir de los 3 segundos de inspección en primer lugar.
Con este nivel de información en la hoja de datos, "200 mV o menos" es en realidad la única respuesta correcta. Esto es todo lo que el fabricante promete que hará el transistor. Ahora sabemos que, casi con certeza, en nuestro caso particular, el voltaje C-E será más bajo, pero la especificación del peor de los casos es de 200 mV. Afirmar algo más bajo es, en realidad, incorrecto , y discutiría firmemente con cualquiera que haya aceptado una respuesta inferior específica como correcta en un curso de ingeniería. La segunda suposición de que la hoja de datos es ingeniería irresponsable.
Entonces, si estuviera calificando la prueba, marcaría cualquier respuesta que diera un número específico por debajo de 200 mV como incorrecto. Incluso si construyó el circuito y midió la caída de CE en 89.3 mV, por ejemplo, todavía no lo aceptaría como una respuesta válida a la pregunta porque no se puede contar con las variaciones de partes dentro de un lote, y Piezas de varios fabricantes.
Este es un área donde la teoría y la ingeniería difieren, y es algo que los estudiantes de ingeniería necesitan aprender. Si su profesor no está de acuerdo con esto, y está en un curso de ingeniería, entonces simplemente está equivocado y necesita salir al mundo real. Y sí, puedes (y deberías) decirle que yo lo dije.
