La polarización del divisor de voltaje (BJT) conduce a una gran caída de voltaje en la resistencia del colector. ¿Por qué?

Ya busqué preguntas similares, pero no pude encontrar ninguna. Básicamente, soy nuevo en el análisis de circuitos electrónicos y, después de seguir la conferencia de mi profesor y buscar en Internet, descubrí que el siguiente circuito (tenga en cuenta que la fuente de voltaje en la parte superior está destinada a "reemplazar" una línea de voltaje, como no tengo ni idea de como dibujarlo)

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

se puede resolver aproximadamente, usando el equivalente de Thévenin, como

esquemático

simular este circuito

con

R t h = R 1 ∥ R 2 ≈ 2.3 k Ω , V B B = R 2 R 1 + R 2 V s ≈ 9.23 V .

Por lo tanto, asumiendo condiciones de operación FAR (con una caída de voltaje entre la base y el emisor de alrededor de 0.7V), según mis cálculos,

V B B − I B R t h − V B mi − I mi R mi = 0 ⇒ I B = V B B − V B mi R t h + ( 1 + β ) R mi .

Supongamos además que beta=100; entonces,

I B ≈ 82 m A , I C ≈ β I B ≈ 8.20 metro A .
Pero, para mí, esta cantidad de corriente a través de una resistencia de 2700 ohmios parece una locura, ya que provocaría una caída de voltaje de 22 V en Rc, mientras que la fuente de voltaje entrega solo 12 V. Además,
V s − R C I C − V C mi − I mi R mi = 0 ⇒ V C mi = V s − R C I C − I mi R mi ≈ − 18.42 V ,
lo cual me parece totalmente incorrecto. ¿Dónde estoy equivocado? Lo siento si esta puede ser una pregunta trivial, pero ya he estado intentando durante 3 días y buscar en Internet no me ayudó en absoluto. ¡Gracias de antemano!

Si obtiene resultados extraños, debe cuestionar su suposición. ¿Qué pasa si el transistor está realmente saturado?
Ohhh, di por sentada la operación FAR porque mi profesor dio este ejercicio con las restricciones habituales de FAR (VBE y esas cosas)... ¡Gracias!

Respuestas (1)

Si obtiene un resultado tan extraño, significa que su BJT está en la región de saturación. En su circuito, la corriente del colector no puede ser mayor que:

I C metro a X = V C C R C + R mi ≈ 3.2 metro A
y obtienes 8.2 metro A por lo tanto, su BJT está en la región de saturación.

Entonces, para poder resolverlo sin usar las matemáticas avanzadas, se ve obligado a asumir algunos V C mi s a t valor. Por lo general, en los cálculos manuales, asumimos que el voltaje de saturación es igual a V C mi s a t ≈ 0.2 V

Adicional usamos esta ecuación I mi = I B + I C lo que siempre es cierto es la saturación y en la región activa.

I mi = V mi R mi

I C = V C C − ( V C mi s a t + V mi ) R C

I B = V B B − ( V B mi + V mi ) R t h

Así que finalmente tenemos esta ecuación con una sola incógnita V mi

V mi R mi = V B B − ( V B mi + V mi ) R t h + V C C − ( V C mi s a t + V mi ) R C

Y la solución es

V mi = ( V B B − V B mi R t h + V C C − V C mi s a t R C ) ⋅ R mi | | R t h | | R C ≈ 4.49 V

Y las corrientes son:

I mi ≈ 4.49 metro A

I B ≈ 1.79 metro A

I C ≈ 2.7 metro A

O podrías haber escrito estas dos ecuaciones y resolver para I B y I C

V B B − I B R B − V B mi − ( I B + I C ) R mi = 0

V C C − I C R C − V C mi s a t − ( I B + I C ) R mi = 0

¡Muchas gracias amigo! Mañana tendré el laboratorio práctico sobre esto, así me sentiré más seguro al respecto. ¡Gracias de nuevo!
Sorprendentemente, en la práctica, las mediciones de laboratorio mostraron resultados más cercanos a los activos para VBE, Ib y VCE, mientras que Ic fue tal como se esperaba de los resultados anteriores. ¡Es tan fascinante cómo la realidad puede cambiar totalmente las aproximaciones teóricas!
@MaurizioCarcassona ¿Puedes explicar más? ¿Quiere decir que en su laboratorio el BJT era la región activa? ¿Qué valores de resistencia y tipo de BJT ha utilizado en la medición de su laboratorio? ¿Y Vcc era?
Perdona por no haberte contestado, recién ahora vi el comentario. Considero que el asunto está resuelto a partir de ahora, pero en aras de la exhaustividad, aquí están los datos: usamos un 2N2222A BJT y obtuvimos los siguientes resultados; Vbe=6,32 mV, Vce=4,38 V, Ib=7,5 µA, Ic=2,08 mA. Después de haber vuelto a mirar los datos que proporcioné, hay un dato, R1, que no es correcto, ya que en realidad era 33kOhm. Sin embargo, al mirar a Vbe, parece que no estaba operando en FAR de todos modos.
@MaurizioCarcassona Para R1 = 33kΩ, la situación es completamente diferente. Tenemos Vbb = 2,79 V, por lo que la corriente del emisor ahora es igual a Ie = Ic = (2,97 V - 0,7)/1kΩ = 2 mA. Como puede ver, esta vez, la corriente Ic es más pequeña que Ic_max (3.2mA). Por lo tanto, nuestro BJT funcionará en la región activa con Vce alrededor de Vce = 12V - 2mA*(1kΩ + 2,7kΩ) = 4,6V. ¿Un gran cambio no crees?
¡Una gran diferencia en verdad! Realmente no tengo idea de cómo podría perder ese valor de resistencia (¡seguí buscando pero siempre vi el mismo número!). Sin embargo, todavía hay una gran diferencia en Vbe e Ic: ¿estaba realmente en la región activa? Mi suposición fue encontrar el punto de operación usando Vbe = 0.7V, pero en realidad obtuvimos 6mV, lo que me hizo pensar que algo andaba mal con la polarización.
La polarización del divisor de voltaje (BJT) conduce a una gran caída de voltaje en la resistencia del colector. ¿Por qué?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v