¿Por qué el transistor no cambiaría?

Para que Q3 se encienda, la caída de voltaje entre su base y el emisor debe ser de aproximadamente 0,6 V, lo que significa que el mismo voltaje debe caer sobre R3, lo que significa que la corriente que fluye a través de R3 debe ser al menos I3 = 0,6 V / R3 .

Cuando fluye menos corriente a través de R3, la caída de voltaje sobre R3 es menor que la caída de voltaje mínima de Q3, y Q3 permanecerá apagado.

Para R3 = 100 Ω, la corriente requerida I3 sería de 6 mA. Sin embargo, en este circuito, la corriente a través de R3 y Q3 también está limitada por R2: una corriente de 6 mA daría como resultado una caída de voltaje de 19,8 V sobre R2, lo que no es posible con un suministro de 15 V.
La mayor caída de voltaje posible sobre R2 ocurre cuando Q2 está saturado y es de aproximadamente 14 V, lo que da como resultado una corriente máxima posible de aproximadamente 14 V/3,3 kΩ = 4,2 mA.

Los transistores PNP se encienden cuando$V_{EB}$es lo suficientemente grande. Cuando usted hace$R_3$demasiado pequeño, no hay suficiente voltaje en la unión EB del transistor para que se encienda.

Intuitivamente,$V_{EB}$es el mismo que el voltaje a través$R_3$. Ya que$R_2$y$R_3$son aproximadamente un divisor de voltaje (hay muy poca corriente base en$Q_3$), el voltaje es

Dado que está confundido acerca del comportamiento de encendido de Q3 en relación con R3, considere el circuito equivalente que consta solo del divisor de resistencia esencial (R3 y R2) y la unión base-emisor de Q3:

Estoy variando aquí R3 con el tiempo de 0 a 1K. El diodo BE gira a unos 0,65 V, lo que corresponde a 150 ohmios para R3. Esto se verifica fácilmente como 15V*150/(3300+150)=0.65V.

Dado que la corriente a través de un diodo que está encendido tiene una variación exponencial con el voltaje que lo atraviesa (ecuación de Shockley), y dado que la corriente aquí está limitada por R2, el voltaje BE será aproximadamente constante una vez que el diodo esté encendido. Una vez que la unión está encendida, Vbe en realidad varía logarítmicamente con una corriente de diodo que tiene un límite superior (impuesto por R2)... lo que quiere decir que no mucho. Tenga en cuenta que la curva V(BE) (trazo rojo) tiene un giro más pronunciado que la corriente I(BE) (magenta)... debido a la relación logarítmica que tiene con la corriente del diodo.

Antes de que se encienda el diodo, el voltaje BE es una función lineal de R3 ya que es solo un divisor resistivo con R2. Además, I (R2) no varía mucho incluso antes de que el diodo se encienda porque el punto de encendido es solo alrededor de R3 = 4.5% del valor de R2. Pero en un gráfico separado de I(R2) [en el panel inferior] puede ver que es "aún más constante" más allá del punto de encendido del diodo. Entonces, esto verifica la suposición habitual de que Vbe es constante (y, en consecuencia, también lo es I (R2) aquí) una vez que la unión BE está realmente encendida. Antes de eso, no hay restricciones sobre qué Vbe puede ser, como puede ver; solo depende del valor de R3 cuando el diodo está apagado.

Considere el voltaje a través de un diodo y la corriente que fluye. A continuación se muestran las curvas de un antiguo diodo de germanio (1N34A) y un diodo de silicio (1N914): -

Concéntrese en el diodo de silicio (1N914). Con 0,6 voltios a través de él, la corriente es de aproximadamente 0,6 mA. Ahora baje ese voltaje a 0.4 voltios. La corriente cae a 10 uA y, con 0,2 voltios a través de ella, la corriente es de aproximadamente 100 nA.

Ahora, la unión base-emisor en un BJT es un diodo con polarización directa. La polarización directa proviene del voltaje que coloca a través de él y esto generalmente se realiza a través de una resistencia de polarización. En su circuito, R2 y el voltaje de la fuente de alimentación definen la corriente que puede fluir conjuntamente hacia la base y hacia R3.

Cuando R2 suministra una cantidad decente de corriente, la mayor parte fluye a través de la unión del emisor base porque está en esa parte de la curva del diodo y esa parte de la curva del diodo tiene una resistencia dinámica que es mucho menor que R3. A medida que disminuye el voltaje base-emisor, su resistencia dinámica aumenta y R3 comienza a convertirse en el "camino" hacia el cual fluye la mayor parte de la corriente de R2.

La resistencia dinámica es el pequeño cambio en el voltaje aplicado dividido por el cambio en la corriente. Puede mirar el gráfico de diodos de arriba y elegir algunos puntos: -

• A 0,60 voltios, la corriente es posiblemente de 600 uA
• A 0,62 voltios la corriente es de unos 1000 uA

La resistencia dinámica sería 20mV/200uA = 100 ohmios

• A 0,40 voltios la corriente es de unos 10 uA
• A 0,42 voltios la corriente es de unos 11 uA

La resistencia dinámica sería 20mV/1uA = 20 kohms.

Entonces, cuando R3 disminuye, se vuelve más dominante que la unión del emisor base y rápidamente la corriente de la unión disminuye. Dado que podemos aproximar la acción del transistor a un dispositivo con ganancia de corriente, reducir R3 más allá de cierto punto significa una corriente de colector que cae rápidamente y, en efecto, el transistor se considera apagado.

Un transistor necesita alrededor de 0.7v VBE para comenzar a conducir. Como tiene el beneficio de un simulador allí, experimente con diferentes valores de R2/R3 y observe el voltaje desarrollado a través de R3, y si el transistor se enciende.

En cuanto a por qué es 0.7v, ¡necesitas física de semiconductores!

Bueno, creo que se han dado todas las respuestas complicadas, pero por mis dos centavos: cualquier cosa por debajo de 150 ohmios "cortocircuita" la unión de la base al emisor