¿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 llevar corriente a través del colector al emisor, la región base-emisor debe estar polarizada hacia adelante. Dado que la base tiene 5,6 voltios, el emisor base se polariza naturalmente hacia adelante cuando el emisor está a 4,9 voltios. Esto coloca la base 0,7 voltios por encima del emisor.

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

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

Y suponiendo que Vin (voltaje de entrada) sea algo así como 10 V, mientras que el voltaje Zener seguiría siendo algo así como 5,6 V, ¿por qué el voltaje en el emisor sería (5,6 V - 0,7 V = 4,9 V) y no 10 V?

Con 10 voltios en el emisor (por algún medio mágico) Y 5,6 voltios en la base, la región base-emisor está completamente "apagada" y, por lo tanto, no puede fluir corriente de colector. En otras palabras, pintas un escenario imposible.

R debe seleccionarse para que el transistor opere en el extremo superior de su región lineal. De esa manera, el diodo zener "robará" la corriente base suficiente para reducir el voltaje en el bucle de salida al voltaje zener: 0,7 V.

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

Si intenta controlar un transistor controlando explícitamente el voltaje base, como se habrá 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 base, sino la corriente base. O, si intenta controlar el voltaje base, use la retroalimentación para mantener el voltaje exactamente en el punto correcto. Tome su circuito, por ejemplo. Ha dejado de lado un componente muy importante: la carga. Redibuje el circuito de la siguiente manera:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El voltaje a través de la carga aumentará con el aumento de la corriente. Espero que vea que el voltaje de carga no puede llegar a más de 4,9 voltios. Pero supongamos que lo hace, digamos, 5,9 voltios. Luego, la unión base-emisor tendrá una polarización inversa de aproximadamente 1,7 voltios, el transistor se apagará y el voltaje de carga será cero.

Entonces, lo que realmente sucede es que, por ejemplo, a medida que el zener se acerca a su punto de funcionamiento, también lo hace el voltaje de carga correspondiente, pero siempre alrededor de 0,7 voltios menos. Cuando el voltaje zener es igual a 5,6, el voltaje de carga es igual a 4,9 y todos están contentos.

Todo esto es una gran simplificación, por supuesto, pero en su etapa de estudio tómelo como cierto. Por ejemplo, el transistor tiene lo que se llama ganancia de corriente, la relación entre la corriente de base y la corriente de colector. Entonces, para que el transistor proporcione corriente de carga, R1 debe proporcionar suficiente corriente para alimentar tanto al zener como al transistor. No solo eso, sino que más allá de un cierto nivel de corriente, la ganancia de corriente en realidad disminuye con el aumento de la corriente de carga. Entonces, para resistencias de carga muy pequeñas (y "pequeñas" dependen mucho del transistor), un R1 grande simplemente no proporcionará suficiente corriente base para mantener el voltaje de carga en 4.9, y el zener se quedará sin corriente y su voltaje caerá hasta se establece un nuevo equilibrio. Pero eso es probablemente una lección o dos en el futuro.

Si el transistor se encendió por completo , elevando el voltaje del emisor a los 10 V completos (como en su escenario defectuoso), entonces el voltaje base debería ser de 10.7 V. Claramente, el diodo Zener no permitiría un voltaje tan alto en la base.

El Zener asegura que el voltaje base no suba más de +5.6V. Si el emisor intenta subir más de 4,9 V, la corriente base cae hacia cero y el transistor se apaga al privar de flujo de corriente 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, encendiendo el transistor con más fuerza.

La regulación de carga no es maravillosa con este simple circuito regulador. Existe alguna variación en el voltaje de base a emisor del transistor: el rango es aproximadamente de 0,6 V a 1 V, dependiendo de la cantidad de corriente que pasa del colector al emisor. Tenga en cuenta que el voltaje del emisor 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 la Vce (todo el transistor).