Encontrar el verdadero VBEVBEV_{BE}

En un BJT en configuración de emisor común, ¿qué fórmula puede usar para calcular el real? V B mi para que no tengas que aproximarlo como 0.7 V ? El siguiente problema pide el valor real de V B mi para ver la diferencia que hace en los otros parámetros cuando V B mi no se supone que sea 0.7 V . Sin embargo, no puedo encontrar una manera de calcular el real V B mi porque generalmente se supone que es 0.7 V .

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1) Encuentra la corriente del colector, I C , corriente base, I B , y el voltaje de salida, V O tu T usando V B mi = 0.7 V . Indique todas las suposiciones necesarias.

2) Resuelva el valor real del voltaje base-emisor, V B mi @ T = 300K, y el correspondiente I C , y V O tu T . Suponga que los parámetros del transistor dados se midieron a 300 K. Indique todas las demás suposiciones necesarias.

use la hoja de datos del BJT, se especificará como VBE (sat) encontrará valores mínimos, típicos y máximos para él, use el valor típico para el cálculo normal, también puede ver gráficos trazados sobre cambios de temperatura
¿"Real" implica un transistor en el mundo real, donde no sabe la temperatura exacta ni nada sobre las variaciones de fabricación?
Debe saberlo para la categoría aproximada de dispositivo, de memoria, y saber qué parámetros afectan el valor ( I S por ejemplo.) (Sé, por ejemplo, que tiendo a moverme 700 mV con I C = 3 mamá para piezas similares a 2N3904 y 2N2222A a temperatura ambiente). Luego, debe diseñar para manejar el rango de variaciones de dispositivos que comprará, las temperaturas en los entornos operativos que necesita soportar y las variaciones de deriva a largo plazo. Y algunas situaciones serán más exigentes que otras. Entonces, los esfuerzos que realice dependerán también de la aplicación.
Deberías saber eso V B mi varía según 60 mV por década cambio en I C y que también debe esperar acerca de − 2.2 mV ∘ C cambiar, también, aunque eso no varía linealmente en un rango demasiado amplio y puede ser tan pequeño como quizás − 1.7 mV ∘ C y tal vez tanto como − 2.5 mV ∘ C para dispositivos de aplicación sorprendentemente similares.
La pregunta es un poco confusa, o demasiado general. ¿Puedes especificar mejor lo que estás tratando de resolver? ¿Es un problema teórico (es decir, cálculos con lápiz y papel, tal vez para alguna tarea)? ¿Está tratando de idear un diseño que necesite saber el valor exacto de Vbe? Por lo general, un buen diseño debe hacerse insensible al valor exacto de los parámetros del dispositivo semiconductor, a menos que esté haciendo un diseño muy especial (por ejemplo, diseño de IC analógico). Por favor, proporcione más información.
Le sugiero que haga este ejercicio: resuelva ese circuito CE para Vbe = 0,7 V y Vbe = 0,75 V. Luego observe el cambio resultante en el comportamiento de todo el circuito. La conclusión debe ser que no cambia mucho. Los circuitos que se basarían en un cierto valor preciso de Vbe no son prácticos . El valor de Vbe no importa mucho, no tiene sentido tratar de determinar un valor exacto.
Edité la pregunta para agregar más detalles a la naturaleza del problema.
@John, ¿cuál es ahora tu pregunta (has dado VBE con 0.7V).)
Bien, decidí pegar las preguntas específicas que planteaba el problema. Perdón por la vaguedad. Puede volver a ver la pregunta.
Ahora, tu pregunta es completamente diferente. La anterior era - más o menos - teórica: Explicación de la "rigidez" de VBE=0.7V. Ahora está solicitando el análisis de una etapa BJT completa. Esto se puede hacer en base a la ley de Ohm (y suponiendo que Vbe=const.)

Respuestas (4)

2) Resuelva el valor real del voltaje base-emisor, VBEVBE @ T = 300K, y el correspondiente ICIC y VOUTVOUT.

Es poco probable que el Ib/Vbe de la solución 1) sea consistente. Así que iterarás entre los cálculos:

2.1) A partir del Ib, calcular un nuevo Vbe, utilizando la ecuación de schockley;

2.2) a partir del nuevo Vbe, calcular el correspondiente Ie/Ic/Vout;

2.3) a partir del nuevo Ic/Ie, calcular el Ib;

2.4) regrese a 2.1) hasta que la solución converja lo suficiente.

Básicamente, así es como lo habría hecho un simulador de especias.

encontrará que su solución está lo suficientemente cerca de 0.7v (la mayoría de los transistores tendrán un vbe entre 0.6-0.7v).

Veo. Así que usaría el I B que resultó de la suposición de que V B mi = 0.7 V

El VBE 'real' no se puede 'calcular', sin hacer algunas suposiciones, es lo que es a cualquier temperatura y corriente dadas. La razón por la que nos aproximamos a 700 mV es porque eso es lo que es a temperatura ambiente, para un puñado de mA, cuando está permitido aproximarse.

Varía con la temperatura, alrededor de 2mV/C IIRC, y también varía con la corriente. A corrientes bajas, varía según la ecuación del diodo, y a corrientes más altas, la resistencia residual en serie de la unión crea una caída adicional. Recientemente hice algunas mediciones de VBE para hacer un amplificador logarítmico con un transistor, desde pA hasta >100mA, y varió entre 200mV y 900mV.

Gracias, edité la pregunta para agregar más detalles a la naturaleza del problema.
No veo en ninguna parte de las partes de la pregunta que publicaste donde te pide que calcules VBE, veo donde te dice que uses 0.7v. Puede ser útil para su propio beneficio suponer valores de VBE de 0,6v y 0,8v y volver a calcular las condiciones de polarización. En un dispositivo bien polarizado, la corriente/voltaje del colector no cambiará mucho. En mi primer año en la industria, me pidieron que depurara un amplificador con una respuesta de frecuencia dependiente de la temperatura. Habían llevado RB al riel en lugar del colector, y como VBE cambiaba con la frecuencia, también lo hacían los voltios del colector y el colector de capacitancia Miller a la base.
Bien, decidí pegar las preguntas específicas que planteaba el problema. Perdón por la vaguedad. Puede volver a ver la pregunta.
Se le dan los Is del transistor como 20fA, esta es la corriente de saturación en la ecuación del diodo, que le habrán dado en algún otro lugar en sus folletos, el transistor beta, el voltaje inicial, todo a 300K, por lo que no hay que preocuparse por la temperatura. ¿Qué suposiciones debe hacer y establecer? Tal vez que la resistencia BE residual sea cero, por lo que no necesita agregar una caída de IR al VBE calculado por diodo, o que esa resistencia es un valor finito pequeño, que usted establece.

El valor VBE "real", para una corriente de colector Ic dada, solo se puede calcular, según la ecuación de Shockleys Ic=Is*[exp(Vbe/Vt)-1], si conoce el valor de la corriente de saturación Is. Sin embargo, esta corriente tiene tolerancias muy grandes y una dependencia bastante grande de la temperatura. Por lo tanto, este valor es normalmente desconocido.

Por tanto, a efectos de cálculo (diseño de etapas BJT) utilizamos valores aproximados (0,65...0,7 voltios). Sin embargo, el gráfico adjunto muestra que, a pesar de tal aproximación, el impacto en la corriente de colector deseada (desviación del valor de diseño) se puede mantener dentro de límites tolerables. Como podemos deducir del gráfico, para un buen diseño la pendiente de la línea de estabilización debe ser lo más baja posible.

El gráfico muestra dos funciones Ic-VBE exponenciales para dos temperaturas diferentes; sin embargo, se aplica el mismo principio (desplazamiento de las curvas) para dos valores Is diferentes (influencia de la tolerancia).

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Gracias, edité la pregunta para agregar más detalles a la naturaleza del problema.

Después de haber realizado un diseño de circuito discreto e integrado, aprendí a usar el enfoque de corriente estabilizada, donde se establece V_base_ground y se inserta una resistencia de emisor. Por lo tanto, 1 voltio en la base, a 1 mA, suponiendo 0,7 v Vbe, deja 0,3 v para la resistencia del emisor, por lo tanto, se necesitan 300 ohmios allí.

Ese mismo transistor, para operar a 1uA, o 1,000X menos de corriente, necesitará 0.058v menos por década en todo el Vbe. Este 0.058 (o 0.060 si prefiere usar eso) multiplicado por 3 décadas, nos dice que el transistor necesita 0.7 - 0.18 = 0.52 voltios. Eso deja 0.48v en el Remitter de configuración actual; a 1uA, que modelo como 1MegOhm por voltio, necesitamos 480 000 ohmios; las empresas de resistencias nos venderán una de 470K [amarillo/violeta/naranja].

En el silicio, las resistencias de alto valor se vuelven muy costosas por área y se utilizan métodos de densidad de corriente, donde puede manipular el Vbe usando 1000 bipolares en paralelo para reducir el Vbe en 3 * 0.06. Ejecute 1 mA a través de ese grupo, configure su Vbe y coloque un solo transistor cerca del silicio para proporcionar su 1uA. Ejecute ese 1uA hasta +5v, duplique con un espejo de corriente PNP de regreso a GND, y tendrá un 1uA entrante. Repita esto, para 1nA, Repita esto, para 1pA. El Vbe sigue cayendo, 0,06 V por década, o 0,18 V por 3 décadas. En un picoAmp, estamos 3*0.18 = 0.54 voltios por debajo de donde comenzamos, si los transistores bipolares continúan con ese comportamiento de corriente logarítmica de corriente exponencial pura y aún usa transistores del mismo tamaño (área de emisor).

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