He estado estudiando la teoría básica del transistor de unión bipolar.
En el diseño de la aplicación de conmutación, para tener un transistor saturado a menudo se requiere encontrar un valor apropiado de la corriente base. Al observar las preguntas respondidas sobre el tema, las personas tienden a usar una proporción Ic/Ib mucho más pequeña que el parámetro hFE,min que se encuentra en la hoja de datos del transistor específico. Algunas respuestas aconsejan no usar un valor muy bajo de raio Ic/Ib cuando se trata de aplicaciones de conmutación rápida, de lo contrario, es posible que el transistor no alcance el estado completamente activado en el tiempo.
Después de un vistazo rápido a wikipedia , parece que hay muchos modelos para BJT. Estaba buscando algunas ecuaciones o gráficos que relacionan el tiempo de subida y el tiempo de caída de un transistor para un determinado Ic y Vbe ; Hasta ahora no encontré "nada" (más como mucha confusión en mi cabeza). Esto sería muy útil ya que me gustaría controlar el transistor con una señal PWM proveniente de un microcontrolador (en mi caso, una frambuesa, donde la señal PWM se caracteriza por una frecuencia y un ciclo de servicio).
EDIT:
He mantenido el tipo de pregunta general para obtener una comprensión básica del cuerpo detrás de BJT, de todos modos, como algunos de ustedes señalaron, sería útil si puedo proporcionar más información.
Quiero conducir un ventilador de 12V 0.4A con Raspberry Pi 3 (aplicación: control térmico). Al conectar el ventilador directamente a la fuente de alimentación de 12 V, he medido la corriente máxima consumida, que es (no sorprendentemente) 0,4 A. Así que asumí Ic=0.4A . Solo tengo tres tipos de transistores: TIP120, BC517, BC337. Este último definitivamente no es una buena opción debido a la baja ganancia. Odiaba la idea de usar una TIP120 para controlar solo 0.4A, así que decidí usar BC517 (no me preocupa que el calor se disipe: el ventilador está soplando aire directamente sobre el circuito).
Luego miré qué resistencia podía usar como resistencia de base. En pocas palabras, era perezoso y cerca de mí solo había resistencias de 1k. Veamos si termino en saturación. Suponiendo que Rb = 1k , de la hoja de datos encontré Vbe(on) = 1.4V , la salida del pin de Raspberry GPIO es Vpin = 3.3V , luego: Ib = (Vpin - Vbe(on))/ Rb = 1.9 mA (que está muy por debajo de la corriente de salida máxima de los pines GPIO, así que estoy bien). La relación Ic/Ib = 210 ; de la hoja de datos \ $ h_ {FE, min} = 30000 \ $. Yo diría que el BC517 está saturado.
Ahora a la parte práctica: este es el circuito que estoy usando.
Con un ductycycle = 100% , no tengo que preocuparme por la frecuencia de la señal PWM. No estoy seguro de si recuerdo correctamente, pero creo que medí Vce = 0.85V . Teniendo en cuenta eso, esperaba ver una corriente fluida de (12V - Vce)/12V*0.4A = 0.37A . En cambio, la corriente máxima dibujada por el ventilador es 0.355A. Debe haber otros factores disipativos.
Con dutycycle < 100% , la frecuencia de la señal PWM definitivamente afectará el rendimiento de conmutación. Después de configurar dutycycle = 95% y probar algunas frecuencias, esto es lo que tengo (solo probé 4 frecuencias, luego la batería de mi multímetro cayó por debajo del nivel de seguridad, así que dejé de tomar medidas):
Como puede ver, la corriente del colector disminuye mucho al aumentar la frecuencia. Mi conjetura: al aumentar la frecuencia, el período de Ib se hace cada vez más pequeño. Eventualmente, el tiempo de subida del transistor puede ser más largo que el ciclo de servicio, por lo tanto, no habrá un tiempo de \ $ t_ {on} \ $.
Esto es lo que desencadenó mi pregunta original. Sería bueno si hubiera una forma matemática de relacionar el tiempo de aumento del transistor, el tiempo de caída, el tiempo de conexión con Vbe y la frecuencia de la señal de conmutación.