Corte y saturación, Recta de carga con el bjt.


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corte y saturaciónEl transistor bjt se puede usar en circuitos de control en los cuales es necesario activar o desactivar algún dispositivo, para ello se lo polariza para que trabaje en regiones de corte y saturación en forma alternada, se dice que el transistor bjt trabajará como conmutador, como interruptor o como switch.

El uso del bjt en corte y saturación es muy útil, por ejemplo si se tiene un circuito mediante el cual se quiere controlar el encendio y el apagado de una bombilla, pero resulta que el circuito no es capaz de suministrar suficiente corriente para encender la bombilla, es en estos casos que se utiliza el bjt en corte y saturación.

La siguiente figura muestra la forma mas común de polarizar el transistor bjt, en este caso un npn, cuando se lo quiere polarizar para que trabaje en corte y saturación, RC representa la carga que se quiere controlar como por ejemplo un led, una bombilla, un contactor, un motor, entre muchos otros dispositivos, la cual necesita para que funcione adecuadamente una tensión y una corriente, la tensión VCC del circuito de polarización se iguala a la tensión que necesita la carga, la corriente  IC será la corriente que necesita la carga; a través de RB llegará la señal de control, la cual debe tener suficiente tensión para encender el diodo base emisor, es decir la tensión mínima de control tiene que ser mayor a VBE=0,7V, la tensión sobre RB dependerá de la cantidad de corriente que se tome de la señal la cual será igual a IB.corte y saturación circuito

En la imagen, la señal es una onda cuadrada, la cual tiene un valor mínimo de 0V y un valor máximo de VBB.

Se cumple que IC=β*IB

Para que el transistor entre en corte IC tiene que ser cero IC=0, lo cual ocurre si IB=0, y esto será cuando VBB=0.

De la malla 2 se tiene la ecuación de la recta de carga.

VCE=VCC-RC*IC

Cuando IC=0, la VCEcorte=VCC, es decir que en el corte a través de RC no hay corriente y toda la tensión VCC caerá sobre el colector emisor.

Para que el transistor entre en saturación, la VCE=0, en teoría entre el colector y el emisor habrá un cortocircuito, en realidad la VCE nunca es cero, pero para facilitar los cálculos se asume que es cero, al hacer esto se obtiene la  corriente de colector de saturación:

ICsat=VCC/RC

que es la corriente que la carga necesita para funcionar adecuadamente, una vez que se tiene el valor de la corriente que necesita RC, a partirde IC=β*IB se puede obtener el valor de la corriente de la base necesaria para obtener la corriente de saturación, la cual es:

IB=ICsat/β

resulta que β se ve afectada por la temperatura y por la IC, por lo cual si β cambia, IB cambiará y esta a su vez cambiará el valor de IC, lo  cual  podría sacar al transistor de la saturación, por ese motivo se hace que IB=5*ICsat/β, de esta forma se logra asegurar la saturación ya que si β cambia IB cambiará pero ICsat no se verá afectada.

De la malla 1, para encontrar el valor adecuado de RB para asegurar la saturación se tiene:

VBB=IB*RB+VBE, de donde

RB=(VBB-0,7)/IB, luego:

RB=(VBB-0,7)/(5*ICsat/β)

Si se ve la gráfica de la recta de carga, a los lugares donde se polariza el transistor bjt se le conoce como punto de operación y se le representa con la letra Q, para el caso del corte y saturación el transistor tendrá dos puntos de operación, en el corte el punto de Corte y  saturación recta de cargaoperación será (VCEcorte,0) y para la saturación el punto de operación será (0,ICsat), en el siguiente gráfico bienen a ser los extremos de la recta de carga la cual está en color celeste.

donde:

ICsat=VCC/RC

VCEcorte=VCC

Es importante llegar a comprender el uso del transistor bipolar en corte y saturación ya que se utilizará muchas veces, uno de ellos es por ejemplo en el puente H para el cambio de sentido de giro de un motor de continua.

En el siguiente vídeo se comenta sobre el uso del transistor bipolar en corte y saturación, asi como sobre la recta de carga, esta recta de carga será muy utilizada en los circuitos de polarización del transistor bipolar en la región activa.

 

A continuación se muestran una serie de vídeos en los cuales se utiliza el transistor bipolar en corte y saturación.

Transistor Bipolar o bjt 6, corte y saturación circuito 1.

En este caso se utiliza el circuito de corte y saturación para encender y apagar una bombilla, que será controlada por un microcontrolador mediante una señal cuadrada, se hacen todos los cálculos necesarios para obtener el circuito adecuado.

 

Transistor Bipolar o bjt 7, corte y saturación circuito 2.

En este caso se utiliza el circuito de corte y saturación para activar y desactivar un rele, que será controlado por un microcontrolador mediante una señal cuadrada, mediante el rele se controla un pequeño motor el cual no puede ser controlado directamente por el microcontrolador, se hacen todos los cálculos necesarios para obtener el circuito adecuado.

 

Transistor Bipolar o bjt 8, corte y saturación circuito 3.

En este caso se utiliza el circuito de corte y saturación para provocar la intermitencia de unos leds, se hacen todos los cálculos necesarios para obtener el circuito adecuado, esta parte consta de 2 vídeos.

Vídeo 1

Vídeo 2

 

Corte y Saturación: El puente H

El siguiente es un circuito donde se usa el transistor bipolar en corte y saturación, se trata de el puente H, un circuito muy utilizado para la inversión de giro de motores de corriente continua.

 

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