¿Funciona un transistor conectando el colector al emisor? Si es así, ¿por qué funcionan los reguladores de transistores?

Piense en la base y el emisor: para pasar corriente a través del colector hasta el emisor, la región del emisor de base debe estar polarizada hacia delante. Dado que la base tiene 5,6 voltios en ella, el emisor de base se desvía naturalmente hacia adelante cuando el emisor está a 4,9 voltios. Esto coloca la base 0.7 voltios por encima del emisor.

Si más corriente intenta pasar del colector al emisor, la tensión del emisor podría comenzar a aumentar y esto desconectaría la unión del emisor de la base y reduciría la conducción. Por lo tanto, esto no puede suceder.

Este circuito se denomina seguidor del emisor, es decir, el emisor debe seguir el voltaje de la base menos los 0,7 voltios (o más) que se requieren para desviar la región del emisor de base.

  

Y suponiendo que el Vin (voltaje de entrada) es algo así como 10V, mientras que   El voltaje Zener todavía sería algo así como 5.6V, ¿por qué el   ¿El voltaje en el emisor es (5.6V - 0.7V = 4.9V) y no 10V?

Con 10 voltios en el emisor (por algún medio mágico) Y 5.6 voltios en la base, la región del emisor de base está completamente "apagada" y, por lo tanto, no puede fluir ninguna corriente de colector. En otras palabras, pintas un escenario imposible.

R debe seleccionarse para que el transistor funcione en el extremo superior de su región lineal. De esa manera, el diodo zener "robará" la corriente de base suficiente para disminuir la tensión en el bucle de salida a la tensión zener - 0.7V.

Transistor significa "resistencia de transferencia", y en principio esa resistencia (colector a emisor) puede abarcar un rango muy grande, desde microamperios hasta amperios. Todo depende de la unidad base.

Si intenta controlar un transistor controlando explícitamente el voltaje de la base, como se ha dado cuenta, la resistencia efectiva cambiará de muy alta a muy baja en un lapso bastante pequeño. Cómo evitar esto? No intente controlar el voltaje de la base, sino la corriente de la base. O, si intenta controlar el voltaje de la base, use la retroalimentación para mantener el voltaje exactamente en el punto correcto. Toma tu circuito, por ejemplo. Has omitido un componente más importante: la carga. Vuelva a dibujar el circuito de la siguiente manera:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El voltaje a través de la carga aumentará al aumentar la corriente. Espero que vea que el voltaje de carga no puede llegar a más de aproximadamente 4.9 voltios. Pero supongamos que sí, digamos, 5.9 voltios. Luego, la unión de la base del emisor tendrá una polarización inversa de aproximadamente 1,7 voltios, el transistor se apagará y la tensión de carga será cero.

Entonces, lo que realmente sucede es que, por ejemplo, a medida que el Zener se acerca a su punto de operación, también lo hace la tensión de carga correspondiente, pero siempre aproximadamente 0.7 voltios más bajo. Cuando el voltaje Zener es igual a 5.6, el voltaje de carga es igual a 4.9, y todos están contentos.

Por supuesto, esto es una simplificación general, pero en su etapa de estudio tómelo como verdadero. Por ejemplo, el transistor tiene lo que se denomina ganancia de corriente, la relación entre la corriente de base y la corriente de colector. Por lo tanto, para que el transistor proporcione la corriente de carga, R1 debe proporcionar suficiente corriente para suministrar tanto al zener como al transistor. No solo eso, sino que, más allá de cierto nivel de corriente, la ganancia de corriente en realidad disminuye al aumentar la corriente de carga. Por lo tanto, para resistencias de carga muy pequeñas (y "pequeño" depende en gran medida del transistor), un R1 grande simplemente no proporcionará suficiente corriente de base para mantener el voltaje de carga en 4.9, y el Zener estará sin alimentación y su voltaje caerá hasta Se establece un nuevo equilibrio. Pero probablemente sea una o dos lecciones en el futuro.

Si el transistor se activó completamente , elevando el voltaje del emisor a 10V completos (como en su escenario defectuoso), a continuación, el voltaje base Tendría que ser 10.7V. Claramente, el diodo Zener no permitiría un voltaje tan alto en la base.

El Zener garantiza que el voltaje de la base no aumente más de +5.6V. Si el emisor intenta ir más alto que 4.9V, la corriente de base cae hacia cero, y el transistor se apaga al pasar el flujo de la corriente de hambre entre el colector y el emisor. Si la carga en la salida intenta extraer más corriente, podría pensar que el voltaje del emisor caería ... pero eso simplemente aumenta la corriente de base, lo que enciende el transistor con más fuerza.

La regulación de carga no es maravillosa con este simple circuito regulador. Existe cierta variación en el voltaje de la base al emisor del transistor; el rango es aproximadamente de 0,6 V a 1 V, según la cantidad de corriente que pase del colector al emisor. Tenga en cuenta que la tensión del emisor de base para un ejemplo 2N3055 también depende de la temperatura (a continuación); todos los transistores bipolares actúan de esta manera:
de la hoja de datos de Siemens 2N3055

Los transistores tienen este gráfico de entrada-salida

Con 12 voltios en el colector y 5,6 voltios en la base (por lo tanto, alrededor de 5,0 voltios en el emisor), el bipolar tiene 7 voltios en todo el Vce (todo el transistor).