¿Cómo afecta la resistencia de la base a un transistor?

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No soy fuerte en ingeniería eléctrica y he creado un prototipo de un circuito que funciona; sin embargo, para mi disgusto, no entiendo por qué.

Estoy usando un pin de salida digital Arduino para alimentar un relé. Tengo un transistor NPN para conmutar 5 voltios a través de la bobina del relé que es de 125 ohmios. Al principio, solo conecté la base al pin de salida y funcionó bien. Luego me di cuenta de que la gente tiende a agregar una resistencia de base, por lo que pegué una resistencia de 1K ohmio allí y aún funcionaba bien.

He estado tratando de aprender más sobre las resistencias base y siento que calculé que debería tener una resistencia más grande. ¿El propósito de la resistencia de base es simplemente disminuir la corriente para evitar el desperdicio de energía? ¿O para evitar generar calor? No entiendo completamente por qué se necesita una resistencia de base, y si existe, por qué el relé en mi circuito funcionó bien sin la resistencia y también con una resistencia más pequeña.

Esta es la hoja de datos de mi transistor: enlace

No tengo una hoja de datos para el relevo (es parte de un viejo kit de pasatiempos ... ya sabes ... uno de los que tiene la placa de pruebas y los resortes).

Aquí está mi configuración actual:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Aquí están mis posibles cálculos incorrectos. Calculé la corriente del colector como $$ I_ {c} = \ frac {5V} {125 \ Omega} = 40mA $$

Sentí que, según la especificación, un \ $ h_ {FE} \ $ razonable para 40mA es 75. Por lo tanto, $$ I_ {b (sat)} = \ frac {40mA} {75} \ approx. 5mA $$

Teniendo en cuenta eso, me pareció que era la mejor opción para \ $ V_ {BE (sat)} = 1.3V \ $.

Entonces, pensé que necesitaba bajar 3.7V a través de la resistencia base a .5mA. Por lo tanto, $$ R_ {base} = \ frac {5V - 1.3V} {. 5mA \ div 1000} = 7,400 \ Omega $$

Entonces, si eso es correcto, ¿qué estoy tratando de lograr con esta resistencia? ¿Estoy tratando de evitar la pérdida de energía o la producción de calor? O, ¿estoy tratando de no superar el voltaje máximo de saturación de la base?

Dado que 7k4 ohm no es una resistencia común, ¿debería caer a una resistencia de 6k8 ohmios o subir a 8k2 ohmios?

Parece que 8k2 ohmios mantendrían el voltaje base por debajo del voltaje máximo de saturación y los 6k8 ohmios mantendrían el voltaje base por encima del voltaje máximo de saturación del emisor base. ¿Qué estoy buscando?

O, supongo, alternativamente, ¿estoy completamente fuera de lugar?

    
pregunta D. Patrick

1 respuesta

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El propósito principal de la resistencia de base es limitar el exceso de corriente a la base. El BJT es un dispositivo controlado por voltaje y, por lo tanto, la corriente no es el factor determinante para la conmutación. La resistencia de la base debe ser lo suficientemente grande para evitar daños en el transistor, pero aún así debe permitir suficiente corriente para asegurar que el transistor se encienda y apague según los voltajes de la base.

El uso de una resistencia de base a veces no funciona, pero es una práctica terrible y solo requiere problemas. Confiar en este mecanismo corre el riesgo de quemar su pin de E / S y dañar su transistor, por lo que es recomendable que use una resistencia de base. Sin una resistencia, está colocando 5 V en una entrada de baja impedancia (Base - Emisor) y solicitando a los pines Atmega / Arduino que generen mucha corriente. Eventualmente, si no de inmediato, eso destruirá su Atmega.

Sin embargo, no necesita una resistencia de base si opera el transistor en la configuración del colector común, a veces llamado seguidor del emisor. Esto se debe a que cualquier corriente que fluye a través de la carga del emisor hace que el voltaje en el emisor aumente a un punto en el que esté 0.7 V por debajo del voltaje en la base y evite que fluya más corriente. Este es un tipo de retroalimentación negativa sobre la corriente base.

    
respondido por el Parthiv P

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