Pregunta de novato sobre el circuito amplificador NPN

Esta es mi primera publicación acá. Me sumergiré y espero aprender algo. Soy relativamente nuevo en electrónica y me estoy familiarizando con la terminología, etc. Corríjame si describo las cosas incorrectamente, quiero aprender. Gracias a todos de antemano por leer/responder.

Aquí hay un circuito que estoy viendo: Circuito amplificador NPNlo construí en una placa de pruebas y, de hecho, funciona... la descripción en el folleto que tengo aquí es:

Ganancia de corriente

 Conecte una segunda resistencia de 470 kΩ en paralelo a la resistencia base existente. Por lo tanto, la corriente de base aumenta y la corriente del colector también se vuelve más grande. El transistor ahora está completamente interconectado, es decir, una corriente de base aún mayor ya no puede aumentar la corriente del colector. Si conecta una resistencia de 22 kΩ en paralelo, el LED rojo no se vuelve más brillante. El transistor ahora funciona como un interruptor. Entre el colector y el emisor solo hay una caída de voltaje muy pequeña de aproximadamente 0,1 V. La corriente del colector ya está limitada por el consumidor y no puede aumentar más. Entre la base y el emisor hay un voltaje de aproximadamente 0,6 V que cambia solo ligeramente con un cambio en la corriente. Los LEDs son para indicar las corrientes. El LED rojo brilla intensamente, el verde apenas. Solo en una habitación completamente a oscuras se puede ver la corriente base como el débil brillo del LED verde. La diferencia es una indicación de la gran ganancia de corriente”.

OK. En general lo entiendo. Pero tengo algunas preguntas.

Entiendo que la resistencia en el circuito de carga es más pequeña y, como consecuencia, no reduce mucho la velocidad de la corriente, por lo que una mayor cantidad de corriente podría 'potencialmente' fluir a través del circuito (si se aplica suficiente corriente a la base para permitir que los electrones moverse del emisor al colector -> 1. ¿Tengo razón al decir que los electrones se mueven del emisor al colector, cuando la corriente base se aplica lo suficiente?)Entiendo que hasta cierto punto, la cantidad de corriente aplicada al colector base aumenta gradualmente la cantidad de electrones que pueden pasar del emisor al colector y, por lo tanto, el LED en este circuito se vuelve progresivamente más brillante. Se 'amplifica' de acuerdo con la descripción anterior, aunque la palabra 'amplificado' me parece confusa, parece más que una puerta se abre ligeramente, lo que permite que pase un mayor grado de corriente, para mí, usando el término amplificar parece engañoso de alguna manera, ->2. aunque puede ser solo mi comprensión limitada en este punto lo que causa esta confusión.

Tal vez solo necesito cambiar mi forma de pensar al respecto... supongo que una analogía aproximada es sostener mi mano sobre el extremo de una tubería vertical llena de agua, estoy sosteniendo mi mano sobre la tubería, deteniendo el flujo que sale del final, luego descubro gradualmente parte de la tubería deslizando mi mano ligeramente hacia un lado, y el agua comienza a salir de la tubería, pero no a toda velocidad, por lo que con respecto al circuito NPN anterior, podría decirse que al mover mi mano gradualmente hacia un lado, estoy 'amplificando' gradualmente el flujo de agua, alejando gradualmente mi mano de la tubería (y, por lo tanto, aumentando el flujo de agua fuera de la tubería). ->3. ¿Es solo un caso simple de percibirlo de esta manera, o lo tengo todo mal?

Otra cosa que encuentro confusa es tratar de visualizar el flujo de corriente/electrones dentro de un circuito NPN como este, mediante la comprensión del flujo de electrones (de - a +), no el flujo convencional. Es mi entendimiento elemental en este punto, ->4. sin embargo, ¿qué está ocurriendo, desde el punto de vista del flujo de electrones, cuando cierro el circuito de control y aplico corriente de base? ->5. Al cerrar este circuito de control, ¿los electrones en realidad comienzan a moverse primero del emisor a la base? Lo siento si esto parece una pregunta ridícula, parece que estoy atascado en algo aquí y necesito superarlo antes de comprender más en un nivel más profundo.

Para mí es importante percibir los circuitos desde el punto de vista del flujo de electrones. Puede que no sea importante para algunos, y quizás a largo plazo no necesite entenderlo desde esta perspectiva, sin embargo, al menos primero necesito alcanzar un nivel lo suficientemente profundo de comprensión del comportamiento del circuito desde esta perspectiva, antes de dejarlo. ir y pasar a otras cosas quizás más importantes.

->6. Finalmente, no entiendo este aspecto de la descripción: “Entre el colector y el emisor solo hay una caída de voltaje muy pequeña de aproximadamente 0.1 V. La corriente del colector ya está limitada por el consumidor y no puede aumentar más. Entre la base y el emisor hay un voltaje de aproximadamente 0,6 V que cambia solo ligeramente con un cambio en la corriente”.

¿Podría alguien explicarme esto por favor?

He numerado y resaltado mis preguntas para que sea un poco más fácil responder a mi confusión.

Cualquier ayuda sería muy apreciada. muchas gracias.

-Miguel

Vaya, hay mucho texto y preguntas aquí. Por la forma en que funciona nuestro sitio, probablemente sería mejor dividirlo en preguntas separadas. Así obtendrías mejores respuestas. Entonces, ¿por qué no extraes la primera pregunta y el contexto y empiezas con eso? Ah, y antes de que se me olvide: ¡¡Bienvenidos a nuestro sitio!!

Respuestas (2)

Los transistores de unión bipolar (BJT) tienen 3 modos principales de operación:

  1. Apagado: no fluye corriente significativa del colector al emisor
  2. Saturado: el transistor se comporta como un diodo (razón por la cual hay una caída de voltaje fija en el par colector/emisor bajo saturación)
  3. Lineal: aquí es donde el transistor se comporta como un amplificador de corriente. La corriente que fluye del colector al emisor es proporcional a la corriente que fluye de la base al emisor. Tenga en cuenta que en esta región la caída de tensión en el par colector/emisor NO es aproximadamente constante, sino lineal.

En los casos 2 y 3 hay corriente que fluye del colector al emisor.

Puede saturar el BJT agregando una carga más pequeña (es decir, una resistencia más alta) que la que permite el límite lineal. Piense en una tubería con una válvula. Si hay algo obstruyendo la tubería aguas arriba, en cierto punto, no importa cuánto abras la válvula, ya no fluirá más fluido a través de la válvula.

Sí, los electrones se mueven literalmente para generar la corriente, aunque esto no se usa directamente para la mayoría de los análisis de ingeniería eléctrica.

Para la mayoría de los análisis de EE, no consideramos los movimientos de las partículas cargadas directamente, sino que confiamos completamente en el concepto abstracto de corriente. Esta es una aproximación a la realidad, pero resulta ser notablemente buena en la mayoría de los casos.

Irónicamente, en mi trabajo diario con la física del plasma, consideramos el movimiento de partículas cargadas en lugar de depender de corrientes abstractas porque el análisis difiere según las especies que se mueven y hacia dónde/a qué velocidad se mueven.

¡Hola mundo, muy apreciado!

Un amplificador nunca crea potencia, siempre la limita. La cantidad que está limitada es la "apertura y cierre de la puerta de la puerta". Lo llamamos amplificador porque la cantidad de electrones que pasan a través de la puerta es mucho mayor que la cantidad de electrones que controlan la puerta, por lo que es la señal de control la que se amplifica o parece amplificarse.

Por ejemplo, la pequeña señal de milivoltios y miliamperios que entra en la entrada de señal de un amplificador de audio controla una salida de decenas de voltios y varios amperios en el altavoz.

Pregunta de novato sobre el circuito amplificador NPN
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