El transistor se satura sin importar el tamaño de la resistencia base

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Problema

Tengo un circuito como se muestra a continuación, y después de calcular la resistencia de base, quería ver cuándo la corriente de base sería demasiado pequeña para saturar el transistor. Seguí aumentando la resistencia, pero incluso en \ $ 560k \ $ donde la resistencia había disminuido la corriente a \ $ 7.8 \ mu A \ $, el transistor aún se está saturando. ¿No debería haber un umbral de base actual?

Lo que estoy intentando

Lo que me gustaría poder hacer, es encender y apagar un diodo desde un pin arduino. La tensión de alimentación es de 5 voltios, la caída de la tensión directa en el diodo es de 3,4 V y el transistor es un 2N3904.

Según esta publicación de blog , debería poder encontrar la base actual de

$$ I_B = \ frac {I_C} {h_ {FE}} = \ frac {20mA} {100} = 0.2 mA $$ con min \ $ h_ {FE} = 100 \ $ de la hoja de datos

Y luego el valor de resistencia base por

$$ R_B = \ frac {V_ {puerto} -V_ {BE}} {I_B} = \ frac {4.2V-0.7V} {0.2mA} = 17.5k \ Omega $$

Pero el tamaño de este valor de resistencia parece ser irrelevante.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta Attaque

3 respuestas

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La ganancia típica de un 2N3904 es 200-300 a un par de corriente de colector de mA (más a medida que se calienta debido a que no está saturada)

Inclusocon560K,esoeslamitaddeunmA,loqueproporcionarámuchaluzdeunLEDmoderno,perodeberíapoderverquenoestanbrillantecomocuandoseusaunaresistenciade10K.

Nouselahfeparaestecálculosideseaqueeltransistorsesatureconfuerza,useunabetaforzadade20a50,silahfetípicaesde200ylamínimade100.Siusa,digamos30,ensuecuaciónobtendráunvalorderesistenciade8.8K,porloquepodríausar10Ko8.2K.

Elmotivoesqueprobablementenotengaunavidaútilgarantizadaparalacorrientequeestáutilizando,ylatemperaturadisminuyeatemperaturasextremas.Siguesiendosolo"desperdiciando" un pequeño porcentaje de la corriente LED, así que no es gran cosa.

Para probarte esto, toma un voltímetro y mide el Vce del transistor cuando está encendido. Si es algo así como 50-100mV está saturado.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Por su comentario, debo decir que el encendido del LED no indica saturación en esta configuración. La saturación del transistor se define como el caso cuando el aumento de la corriente de base no es seguido por un aumento adicional en la corriente del colector (es decir, la corriente del colector tiene saturada a un máximo). En realidad, la saturación es un estado del transistor utilizado para caracterizar ciertas configuraciones, pero desde mi experiencia está implícito cuando se habla de la saturación actual. Más formalmente, la siguiente declaración ya no es cierta

$$ I_ {c} = I_ {B} \ beta $$

Depende de su modelo particular de LED, pero algunos pueden manejarse con una corriente de tan solo 5 mA o menos y aún emiten luz.

También tenga en cuenta que solo está asumiendo 100 como su coeficiente de ganancia para ese transistor. Usted ha citado que de la hoja de datos 100 aparece como el mínimo. Como tal, es bastante probable que la ganancia sea mucho mayor que eso.

    
respondido por el sherrellbc
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Lo más obvio que estás haciendo mal es usar el mínimo h [sub] fe [/ sub] en tus cálculos. Es decir, a partir de un valor dado de la resistencia de base R, encontrará la corriente del LED I resolviendo I = h [sub] fe [/ sub] x (V [sub] fuera [/ sub] - V [sub] B [/ sub]) / R, ¿verdad? Entonces, usar el mínimo h [sub] fe [/ sub] solo te dice el mínimo I que producirá tu resistencia.

En la hoja de datos, el máximo h [sub] fe [/ sub] de un 3904 es 300. El uso de su propia ecuación para una resistencia de base sugiere una corriente LED de 2 mA, que es Sin duda lo suficiente como para encender el LED.

La segunda cosa más obvia que estás haciendo mal es en realidad más seria: parece que no sabes lo que significa "saturación". Mira la segunda gráfica en la respuesta de Spehro. Notará que los voltajes de colector involucrados son muy bajos, menos de .15 voltios. Por supuesto, los números en particular involucrados dependen exactamente de qué transistor está utilizando y de qué corriente le interesa, pero su gráfica es obviamente apropiada para sus inquietudes.

Una vez que entienda lo que significa la saturación, el gráfico debería sugerir una prueba muy rápida para determinar si su transistor realmente está saturado: haga un cortocircuito y vea qué sucede con el brillo del LED. Si el 2N3904 realmente está saturado, tendrá un voltaje de aproximadamente .1 voltios a través de él, y el voltaje a través del LED / resistencia límite será de aproximadamente 4.9 voltios. Cortocircuitar el transistor aumentará esto a 5 voltios, con un aumento muy pequeño en la corriente (y por lo tanto un aumento muy pequeño en el brillo del LED). En su caso, verá un gran aumento en el brillo, y esto le indicará que el transistor no estaba realmente saturado; solo estaba produciendo una pequeña cantidad de luz a partir de la pequeña corriente apropiada producida por su elección de resistencia de base.

Antes de hacer esto, sin embargo, debe abordar el tercer problema (posiblemente) obvio de su configuración: su resistencia LED. Por el momento, supongamos que su LED tiene un voltaje de avance de 2.5 voltios. Luego, con 5 voltios en la combinación de LED / resistencia, habrá 2,5 voltios en la resistencia. Esto producirá una corriente de 33 mA. Esto no es un asesino por sí solo, pero usted declaró que esperaba 20 mA. A menos que esté utilizando un LED con un voltaje directo de 3.5 voltios. Esto es ciertamente posible, y ocurre con verdes y azules súper brillantes, pero pensé que notaría la reducción en el brillo de su LED. Si realmente está utilizando un LED con una caída de 3.5 voltios, ignore este comentario.

    
respondido por el WhatRoughBeast

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