Usando el transistor como interruptor, ¿por qué la carga está siempre en el colector?

No es necesario usar un emisor conectado a tierra, pero considere la alternativa

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Un transistor utilizado como interruptor (en saturación) tendrá típicamente un voltaje de colector-emisor de aproximadamente 0,2 voltios. Dado que el voltaje del emisor de base será de aproximadamente 0.7 voltios, Vs debe ser de al menos 0.5 voltios por encima de Vcc, más cualquier voltaje requerido en R2 para que la corriente de base alcance el nivel requerido. Y esa corriente de base será significativa. Independientemente de la ganancia "ordinaria", un transistor NPN en saturación mostrará una ganancia mucho más baja, con la regla de pulgar típica es una ganancia de 10 para asegurar un Vce bajo. Por lo tanto, el circuito que se muestra no se puede usar sin una segunda fuente de alimentación más alta, que no es lo que podríamos llamar conveniente.

Esto, a su vez, responde a tu tercera pregunta. Dado que el transistor estará (según los estándares lineales normales) grandemente saturado, las variaciones de ganancia entre los transistores típicamente no tendrán un efecto obvio. En el circuito que se muestra, un aumento del 50% en la tensión hará que la tensión del transistor aumente de 0,2 voltios a 0,3 voltios, lo que reducirá la tensión de carga de 4,8 a 4,7 voltios, y para las pantallas y los LED, por lo que no se notará. p>

En cuanto a la pregunta 2, la respuesta es definitivamente sí. En muchos aspectos, los FET y los MOSFET son más fáciles de manejar, ya que requieren muy poca corriente de compuerta (excepto durante las transiciones). Y, de hecho, CMOS es la tecnología dominante para microprocesadores y chips gráficos, con potencialmente millones de transistores por chip. Bueno, en realidad, las CPU de gama alta y los circuitos integrados de gráficos actualmente operan entre 1 y 2 mil millones de transistores. Tratar de hacer esto con BJT sería simplemente imposible debido a los requisitos actuales.

Una razón simple para tener la carga en el colector es que mantiene la corriente de base independiente de la carga. Eso hace que sea mucho más fácil mantener el transistor saturado de manera confiable.

Si la carga está en el emisor, entonces la corriente base depende de la carga. Si la carga es un LED, entonces el voltaje que debe aplicar a la base del transistor para alcanzar la corriente necesaria aumenta con el voltaje directo del LED.

Si la carga es un motor y está conectada al emisor, entonces la corriente de la base depende del motor y variará en todo el lugar a medida que el motor gira.

1. No siempre. Hay circuitos llamados "seguidor de emisor". No amplifican el voltaje, pero amplifican la corriente de entrada.

2. Sí, para fines de conmutación, también se utilizan FET, n-channel para el conmutador del lado bajo y p-channel para el conmutador del lado alto.

3. Si convierte un BJT en modo de saturación, las diferentes ganancias de corriente no importan siempre que suministre suficiente corriente de base para mantener el transistor en saturación para la ganancia especificada del fabricante más bajo.

Si maneja una pantalla LED de 7 segmentos, no controla la corriente controlando el transistor. Usted controla la corriente / brillo utilizando una resistencia limitadora de corriente calculada y la modulación de ancho de impulso de los interruptores saturados. Este enfoque elimina la variabilidad del transistor.

Hay muchos casos en los que la carga se coloca mejor en el emisor. Por ejemplo:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Aquí, un conjunto multiplexado de LED es impulsado por seguidores emisores para los controladores del lado alto. (con una pantalla de 8 dígitos + DP de 8 dígitos, tendría 8 de lado alto, 8 de lado bajo y 8 resistencias en serie con este último) No hay resistencias de base necesarias, lo que ahorra espacio y piezas.

O aquí:

^{simular este circuito}

Aquí, una puerta lógica acciona directamente una bobina de relé de 4.5 VCC sin necesidad de componentes adicionales.

No obtienes ganancia de voltaje con un seguidor de emisor, pero sí obtienes ganancia de corriente, sin inversión, ya veces eso es exactamente lo que se requiere.

Los seguidores de los emisores generalmente no permiten que el transistor se sature (es posible al conducir la base con un voltaje más alto que el colector, y agregar una resistencia de base, pero no puede suceder si la base se maneja desde el mismo voltaje o menos que el coleccionista.

Esto significa que al menos 0.6V bajan a través del transistor, lo que no siempre es tan malo, y como el transistor no se satura, cambia más rápido. Los circuitos de conmutación de emisores comunes pueden empujar el transistor a la saturación, tal vez a 1/10 del Vce, lo que minimiza el calentamiento.