¿Cuál es la resistencia colector-emisor del transistor NPN?

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La pregunta puede parecer ridícula ya que no estoy seguro de si la resistencia del colector-emisor existe o no. Aquí hay un simple circuito emisor commom

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Como aprendo que cuando el Vb aumenta, eso hará que Ib aumente, por lo que Ic también debe aumentar. Cuando Ic aumenta ya que hay una resistencia de carga pero Vcc es constante e Ic = (Vcc-Vc) / RL (resistencia de carga), entonces Vc debe disminuir y viceversa. Que tan común funciona el emisor

Ahora, lo que me preocupa es que la caída de voltaje entre Vcc y tierra es constante, así como el valor de la resistencia de carga. Suponga que no hay nada entre Emisor y Tierra que haga que Ve = 0 y Vb = 0.6-0.7 mientras que Vc es mucho más grande (eso depende de la resistencia de carga). Por lo tanto, debe haber algo que desperdicie la energía para hacer Ve = 0 que provoque una caída de voltaje entre el colector y el emisor. ¿Hay algo que actúe como una resistencia variable entre el colector y el emisor para hacer eso?

En otras palabras, para hacer caer el voltaje entre el colector y el emisor, debe haber algo que actúe como una resistencia entre ellos, ¿verdad? Si no, ¿qué hace la diferencia en el voltaje?

En otra configuración, ¿el colector-emisor también tiene resistencia?

transistors

— aukxn
fuente

Idealmente, el colector está conectado solo a una fuente de corriente, por lo tanto, la resistencia colector-emisor es infinita. El voltaje de salida lo establece la resistencia del colector. Mira aquí . Usualmente

y

h_{r e} = 0 \frac{V}{V}

$h_{re}=0\frac{V}{V}$

h_{o e} = 0 Ω^{- 1}

$h_{oe}=0\Omega^{-1}$

— Vladimir Cravero

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La ecuación actual del colector BJT es

i_{C} = I_{S} \cdot e^{\frac{v_{B E}}{V_{T}}} (1 + \frac{v_{C B}}{V_{A}})

$i_C = I_S\cdot e^{\frac{v_{BE}}{V_T}}\left(1 + \frac{v_{CB}}{V_A}\right)$

donde es el voltaje temprano . Pero, esta fórmula a menudo se escribe como $V_A$

i_{C} = I_{S} \cdot e^{\frac{v_{B E}}{V_{T}}} (1 + \frac{v_{C E}}{V_{A}})

$i_C = I_S\cdot e^{\frac{v_{BE}}{V_T}}\left(1 + \frac{v_{CE}}{V_A}\right)$

Así

\frac{\partial i_{C}}{\partial v_{C E}} = \frac{I_{S} \cdot e^{\frac{V_{B E}}{V_{T}}}}{V_{A}} = \frac{i_{C}}{V_{A} + v_{C E}}

$\frac{\partial i_C}{\partial v_{CE}} = \frac{I_S\cdot e^{\frac{V_{BE}}{V_T}}}{V_A} = \frac{i_C}{V_A + v_{CE}}$

Esta es claramente una función no lineal del voltaje del colector-emisor y la corriente del colector, por lo que esto no puede interpretarse como una conductancia.

Sin embargo, para pequeños cambios alrededor de algún valor fijo de la corriente del colector y el voltaje del colector-emisor , podemos escribir $I_C$ $V_{CE}$

I_{C} + i_{c} \approx I_{C} (1 + \frac{v_{c e}}{V_{A} + V_{C E}}) = I_{C} + \frac{v_{c e}}{r_{o}}

$I_C + i_c \approx I_C\left(1 + \frac{v_{ce}}{V_A + V_{CE}} \right) = I_C + \frac{v_{ce}}{r_o}$

dónde

r_{o} = \frac{V_{A} + V_{C E}}{I_{C}}

$r_o = \frac{V_A + V_{CE}}{I_C}$

$r_o$

No es una resistencia real, ya que no es constante, sino que varía con el punto de funcionamiento del transistor como se puede ver en la fórmula.

— Alfred Centauri
fuente

Me gusta agregar que el transistor es un elemento fuertemente NO LINEAL. Por lo tanto, como para cada parte no lineal, debe discriminar entre la resistencia estática (Rce = VCE / IC) y la resistencia diferencial (dinámica) (rce = ro = d (VCE) / d (IC). confundido, es correcto, que en la respuesta anterior la expresión para ro contiene solo valores de CC. Este es el resultado de diferenciar una función exponencial. Tenga en cuenta que la resistencia estática Rce no juega un papel importante en el diseño del circuito.

— LvW

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Tienes un par de buenas respuestas. Trataré de agregar una idea intuitiva.

Cuando el transistor está polarizado de tal manera que no está saturado, se comporta como un sumidero de corriente (recuerde que un sumidero de corriente perfecto tiene una impedancia infinita), por lo que la unión de carga del colector parece una fuente de voltaje con una impedancia de fuente equivalente de Thevenin igual a La resistencia de carga. El voltaje depende de la corriente base y beta. Esto es equivalente a lo que escribió Alfred, pero con un voltaje temprano infinito. La impedancia del colector debido a la tensión temprana está en paralelo con la resistencia de carga, por lo que para obtener una respuesta realista sin la resistencia de carga, debe incluirla, como hizo Alfred.

Cuando el transistor está saturado, se comporta más como una fuente de voltaje de << 1 voltio con una resistencia de fuente de señal pequeña bastante baja.

— Spehro Pefhany
fuente

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Para responder en términos simples: el colector se comporta como un sumidero de corriente, y el voltaje del colector se establece en cualquier valor que permita esa cantidad de flujo de corriente (aunque no puede ser inferior a aproximadamente V _e + 0.2V).

En su circuito de ejemplo, la unión colector-emisor puede considerarse como una resistencia variable cuyo valor depende de la situación electrónica presente en la salida del amplificador. También se calienta como una resistencia: I _c * V _c = la cantidad de calor generado en vatios, calentando el transistor.

— Rennex
fuente

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Si el voltaje de suministro y la resistencia de carga permanecen constantes, entonces, a medida que varía la corriente de base, el voltaje y la corriente del colector variarán.

Siendo ese el caso, entonces para cualquier corriente de colector debe haber una resistencia entre el colector y el emisor de manera que:

EDITAR:

R 2 = \frac{E 2 R 1}{E 1 - E 2}

$R2 = \frac{E2R1}{E1 - E2}$

Donde R2 es la resistencia del colector al emisor del transistor, E1 es el voltaje de suministro, E2 es el voltaje del colector al emisor y R1 es la resistencia de carga.

— Campos EM
fuente

Esa respuesta es un poco cuestionada dimensionalmente. El recíproco de eso, n'est ce pas?

— Spehro Pefhany

Spehro: ¿La conductancia del canal?

— EM Fields

Ω

$\Omega$

Ω

$\Omega$

\frac{1}{R 2} =

$\frac{1}{R2} =$

Spehro: Excelente captura! Tengo el numerador y el denominador bassackwards, aargh ... Gracias por el control de la realidad.

— EM Fields

Ya un simple ejemplo revela los problemas asociados con la fórmula dada, porque solo considera voltajes de CC. Establezca E2 = E1 / 2 y tenemos R1 = R2. Un resultado que no ayuda en absoluto. La ruta del colector-emisor es fuertemente no lineal y siempre debemos discriminar entre resistencias estáticas y dinámicas (diferenciales). Más que eso, la definición formal de una resistencia estática para el BJT es completamente inútil. Mi recomendación a aukxn: confíe únicamente en la respuesta de A. Centauri.

— LvW

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Realmente no es la pregunta correcta. Mientras que un semiconductor tiene resistencia al flujo de corriente, también lo hace un condensador. La forma de comenzar es preguntar, ¿cuál es la caída de voltaje a través del transistor? Este es un valor que generalmente se publica para cada componente. De esta manera, cuando conoce las condiciones de operación particulares, puede calcular fácilmente el voltaje y las resistencias apropiadas para colocar en las otras partes del circuito.

— twinsemi
fuente