¿Cómo funciona una 'caída de tensión'?

Esto se debe a lo que podría llamarse 'impedancia diferencial': el cambio en la corriente por unidad de cambio en el voltaje. La impedancia diferencial de una resistencia es lineal: por cada voltio adicional a través de ella, fluye una cantidad fija de amperios adicionales, determinada por el valor de resistencia de esa resistencia.

Los semiconductores no exhiben impedancia diferencial lineal; un cambio de unidad en el voltaje no siempre creará el mismo cambio en la corriente. Si grafica el voltaje frente a la corriente de un diodo, verá algo como esto:

Esto es lo que crea la caída de tensión característica del diodo. La curva es lo suficientemente pronunciada como para aproximarse principalmente diciendo que tiene una caída de voltaje constante, pero puede ver que eso no es cierto: la caída de voltaje aumentará gradualmente con la corriente. Esto es más fácil de ver en un gráfico de escala logarítmica:

El resultado de todo esto es que en un circuito con, digamos, una resistencia y un diodo en serie, encontrarán un equilibrio, donde la corriente y el voltaje a través de cada parte forman un punto en sus respectivas curvas IV. Dado que la curva IV de un diodo es muy empinada, el voltaje a través de él cambia muy poco con la corriente y, en cambio, la mayor parte del voltaje caerá a través de la resistencia.

En la base de un transistor obviamente hay más que una simple resistencia. La llamada caída de tensión de 0,7 V se debe a la acción similar al diodo dentro de la conexión de base a emisor.

En una aproximación parcial, la conexión de la base al emisor se puede ver como una pequeña batería de 0,7 V y una resistencia en serie. Esta pequeña batería se opone al voltaje que intenta encender el transistor. Cuando se dibuja como una aproximación, la dirección de la batería (+ y - orientación) depende del tipo de transistor (NPN o PNP).

El valor de 0,7 V se debe al potencial de banda prohibida de los materiales de silicona dentro del transistor (los transistores de germanio antiguos tienen una banda prohibida de aproximadamente 0,3 V). Como al atravesar físicamente una "brecha", se necesita una cierta cantidad de esfuerzo (o voltaje) para "saltar" sobre la brecha de banda. Cuando el voltaje aplicado en la base del transistor alcance o supere esta brecha de banda, la corriente potencial comenzará a fluir.

Entonces, con la aproximación de una batería y una resistencia conectadas en serie, puede comenzar a calcular algunas de las otras características de un circuito de transistor.

Otros componentes se pueden aproximar de la misma manera, por ejemplo, se puede pensar que un diodo Zener contiene una fuente de voltaje inverso igual a Vz. La puerta de un componente Triac (simulado con dos o más transistores) puede tener un voltaje de giro de puerta de 1,5 V. El voltaje directo (Vf) de un LED simple tiene un requisito de voltaje de encendido similar (brecha de banda) que puede ser diferente según el color del LED.

Creo que, para responder a su pregunta, es importante, como primer paso, saber la diferencia entre resistencias lineales y no lineales.

Por ejemplo, la resistencia base-emisor de un BJT es fuertemente no lineal. En tal caso, siempre debemos discriminar entre (a) la resistencia ESTÁTICA Rbe (como una relación de valores de CC únicamente) y (b) la resistencia DINÁMICA (diferencial) r,be en el punto de operación correspondiente (definido por los valores de CC ).

Esta dinámica o diff. la resistencia r,be está definida por la PENDIENTE de la característica VI no lineal. La pendiente da la conductancia de pequeña señal dIb/dVbe en este punto, y la diferencia. la resistencia r,be=dVbe/dIb es 1/conductancia.

Volviendo a su pregunta inicial: la regla del divisor de voltaje aún se aplica (también si se trata de una parte no lineal):

• para valores de CC, siempre que solo tenga en cuenta la resistencia de CC R para todas las piezas;

• para señales de CA, siempre que la diferencia de señal pequeña. sólo se consideran las resistencias r.

(Es importante saber que no se deben mezclar resistencias dinámicas y estáticas; para una resistencia óhmica clásica tenemos R=r).