Disipación de potencia del transistor, corriente y voltaje

Supongamos este esquema:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Lo que hace I1 y por qué no es importante, solo sabemos que sus fuentes son exactamente de 10 μA.

El transistor Q1 es un tipo que, en esta configuración, tiene un factor de ganancia de corriente exacto de 100. Ya que esta es una pregunta teórica, podemos asumir que.

Ahora, eso significa que 1mA fluirá hacia el colector, ¿no?

También sabemos que la Ley de Ohm nos enseña que 1mA a 100 Ohm solo causará:

V = I * R = 0.001A * 100 Ohm = 0.1V

Agregue a eso que la batería BAT1 es 12V, la asumiremos como ideal, de modo que podemos decir que a través de la resistencia y el transistor hay un total de 12V. Si Q1 y R1 tienen 12V a través de ellos y R1 tiene solo 0.1V, ¿a dónde va el resto?

El único lugar donde puede: se encuentra en el transistor.

Ahora, por supuesto, en el mundo real, este voltaje influirá ligeramente en la ganancia de corriente a través de algunas fórmulas más complejas, pero esto es solo para esbozar la idea.

En el mundo real, hay muchas otras situaciones similares en las que suceden tales cosas.

E incluso si lo usas como interruptor duro, el transistor tendrá un voltaje de saturación, el voltaje que siempre caerá en la región del colector de emisores, incluso si la ruta está completamente activada.

Hay muchos transistores en los que esto es solo 0.1V en muchos casos de uso, pero si lo pasas a 100A, todavía son 10W, lo que puede ser suficiente para matar cualquier transistor. (Aunque los tipos que no pueden manejar eso, por lo general tampoco pueden manejar 100A demasiado bien para comenzar).

Ahem.

No hay ninguna contradicción entre la corriente del colector controlada por I _be y la existencia de una caída de voltaje sobre CE. De hecho, es un efecto básico de KVL que habrá una caída de voltaje.

Si un transistor ideal tenía 0V sobre CE todo el tiempo, no era una fuente de corriente controlada. Busque un diagrama VI de una fuente de corriente (controlada), que es la parte CE de un BJT en modo no saturado, y verá que la tensión puede ser cualquier voltaje positivo o negativo para cualquier corriente dada que la fuente esté diseñada ( o controlado) para entregar. Por supuesto, para un NPN-BJT, el voltaje debe ser positivo para evitar que el transistor fume.

Hablando con más precisión: que la corriente sobre CE esté controlada significa que el voltaje no lo está. De ninguna manera el voltaje es cero. Si era 0, independientemente del comportamiento y el diseño del circuito circundante, se trataba de una tensión controlada.

Esa cita está específicamente relacionada con los transistores que operan en la región lineal. En la región lineal de operación, el transistor se comporta un poco como una resistencia. Dado que la corriente del colector está controlada por la corriente de base, entonces debe haber algún componente de voltaje desde el colector hasta el emisor. La ley de Ohm nos dice que si tenemos un voltaje y una corriente circulando, debe haber una resistencia (o una resistencia efectiva en este caso).

Se puede ver una muy buena explicación de la operación BJT aquí: enlace

Aquí arriba, a 300 grados por encima del cero absoluto (temperatura ambiente normal) TODO tiene resistencia (= caída de voltaje), incluso semiconductores que funcionan como interruptores digitales (encendido / apagado). Recuerde considerar la diferencia entre las explicaciones teóricas y lo que experimentamos aquí en el mundo real.