Si conecto un BJT de corte y un diodo en serie, ¿qué elemento del circuito verá una caída de voltaje?

Los modelos más simples de un diodo y un transistor no pueden responder esta pregunta. Debe utilizar un modelo más detallado de sus dispositivos para comprender lo que sucederá.

En particular, el transistor permitirá que fluya una pequeña corriente de fuga , incluso en modo de corte. De la hoja de datos de Fairchiled 2N3904:

Por supuesto, su circuito no puede aplicar más de 5 V al colector, por lo que la fuga será algo menor, tal vez 10 nA.

10 nA o incluso 50 nA a través del diodo no producirán casi ninguna caída de voltaje. 10-50 nA a través de la resistencia de 100 ohmios producirá de manera similar solo unos pocos microvoltios de caída. Por lo tanto, la mayor parte de la caída de voltaje (~ 5 V) aparecerá en el colector y el emisor del transistor.

  

Considere el siguiente circuito. Supongamos que SW1 está abierto. ¿Qué caída de voltaje se observa en D1?

0 V. No hay corriente a través de él, por lo que la caída de voltaje es cero. Si hubiera cualquier caída de voltaje a través de él, el diodo comenzaría a conducir una pequeña corriente.

  

¿Qué caída de voltaje se observa en Q1 (desde el colector al emisor)? ¿Por qué?

5 V. Porque es circuito abierto.

  

Como la corriente de base es cero, sabemos que Q1 está en corte y no habrá corriente a través de D1, R1 o Q1. Así que la Ley de Ohm nos dice que no hay voltaje en la resistencia:

Correcto.

  

la caída de voltaje en D1 y Q1 debe sumar V1 = 5V.

Correcto.

  

Pero sin que fluya ninguna corriente, ninguna de las ecuaciones características I-V para el diodo o el transistor sería aplicable. Entonces, ¿cómo podemos razonar sobre los resultados?

Q1 es un circuito abierto. D1 no es y sus ecuaciones I-V siguen en pie. Míralo al revés: si no fluye corriente a través del LED, entonces el voltaje a través de él debe ser cero.

Imagine que conectamos los 5 V a su circuito muy rápidamente y digamos que, debido a alguna capacidad parásita dentro del LED y el transistor, el colector salta instantáneamente a 2,5 V. ¿Qué sucederá? Q1 sigue abierto por lo que no fluye corriente allí. El LED está polarizado hacia adelante, por lo que el actual fluirá allí. Será un pulso muy corto. OK, vamos a trabajar muy a fondo.

_Figura 1. 2N3904 \ $ C_ {CBO} \ $ y \ $ C_ {EBO} \ $ se citan como 4 y 18 pF.

No puedo encontrar una figura para un valor típico de capacitancia de colector-emisor, así que vamos con el más alto de los dos de la Figura 1, 18 pF. Su R1 es 100. Podemos calcular la constante de tiempo de descarga \ $ \ tau = RC = 100 \ veces 18p = 1.8 ~ ns \ $. Esto es muy burdo, pero la idea general es que, en un circuito real, la capacitancia se descargaría cuando el circuito se encienda. En cualquier medida que tome, verá que el voltaje del colector de Q1 aumenta con el voltaje de suministro e igual.

Recuerde: aunque el LED no encienda la curva I-V, muestra que el menor aumento en el voltaje directo por encima de cero dará como resultado una corriente (muy pequeña).