¿Por qué está saturado este transistor BJT?

Usted escribe que la corriente de base de pico, con la fuente de señal conectada, está dada por

$$ i_B = \ frac {5V - 0.62318V} {5.5M \ Omega} = 795.78nA $$

Pero esto no es cierto (lo que debería ser obvio, ya que es menos que el sesgo actual). Lo que es verdad es

$$ i_ {R2} = \ frac {5V - 0.62318V} {5.5M \ Omega} = 795.78nA \ ne i_B $$

La corriente de resistencia y la corriente de base no son iguales. Según KCL en el nodo base:

$$ i_B = i_ {R2} + i_S $$

donde \ $ i_S \ $ es la corriente que sale de la fuente de voltaje de la señal. Pero no sabes qué es esta corriente .

De hecho, la corriente base depende exponencialmente del voltaje del emisor de base. Podemos estimar el cambio en la base actual de la siguiente manera

$$ \ frac {i_ {B2}} {i_ {B1}} = \ frac {e ^ {\ frac {v_ {BE2}} {V_T}}} {e ^ {\ frac {v_ {BE1} } {V_T}}} = e ^ {\ frac {v_ {BE2} - v_ {BE1}} {V_T}} = e ^ {\ frac {0.62318V - 0.6V} {25mV}} \ approx 2.53 $$

Por lo tanto, la corriente de base pico debe ser mayor que la corriente de base de CC en un factor de aproximadamente 2.53 o

$$ i_ {B_ {peak}} = 2.53 \ cdot 800nA = 2.02 \ mu A $$

Esto da una corriente de colector de

$$ i_ {C_ {peak}} = 2.53 \ cdot 233 \ mu A = 589 \ mu A $$

Si esta fuera la corriente real del colector, el voltaje del colector sería

$$ 5V - 589 \ mu A \ cdot 10k \ Omega = -0.895V $$

Entonces, sí, el transistor se saturará primero.

Su cálculo de la corriente de base a voltajes básicos de 0.6000 V y 0.6312 V está bien, ambos resultados indican que la corriente es de aproximadamente 800 nA. Sin embargo, no ha considerado que la base no estará en ninguno de esos voltajes, sino que será un poco menor (en realidad podría ser de 0,4 V). ¿Qué tiene esto que ver con el cálculo de la corriente base?

A primera vista, no hace mucho, lo aumenta de aproximadamente 800 nA a 836 nA, no es una gran diferencia, pero el punto que estoy tratando de hacer es que realmente no sabes lo que el voltaje base será cuando se conecte a una fuente de 5 V a través de 5.5Mohm.

Ese es el primer punto y el segundo punto (y el más importante) es que la unión entre la base y el emisor es un diodo con polarización directa y por encima de 0,4 voltios (un poco de movimiento de la mano), un pequeño aumento en el voltaje de la base provoca un gran aumento en la corriente de base y cuando llegue a 0,6 V habrá mili amperios que fluirán hacia la base. Es por eso que el transistor está saturado.

Conclusión: use su simulador para proporcionarle la corriente de base real o el voltaje de base y vea por sí mismo.

Este es un buen enlace para explicar cosas. Cubre la ecuación de ebers moll que le permite predecir la corriente del colector para un voltaje de emisor de base dado a una temperatura determinada.