Ok.
En esta otra configuración (ver
Emisor común.jpg) la carga está "antes" del transistor y el emisor va a masa. Hablo de los NPN, en los PNP es justo al revés. La cosa es simple: Como el emisor siempre esta al mismo potencial que la tierra (0V), al ponerle tensión a la base tenemos que va a conducir.
Y acá viene la pregunta: ¿Y cómo hace para que la tensión del emisor suba?
Respuesta simple: La tensión del emisor no sube. Nunca podría hacerlo.
Lo que hace el transistor es bajar la tensión en la base hasta niveles adecuados. Eso lo logra tomando corriente por la base y la tensión cae en la resistencia de base.
Dije base demasiadas veces, pero se entiende, creo.
Si miramos bien los datasheets de los transistores, hay un parámetro que da la máxima corriente de base. ¿Hace falta decir para qué se usa ese dato?
En los transistores chiquitos y comunes, suele estar en el orden de los 100mA, en los medianos, alrededor de 1A y en los grandes podemos encontrarnos con 5A de máxima sin que pase nada.
Veamos otro pedacito del datasheet. En
BC54X.jpg hay un gráfico donde se muestra el comportamiento de un transistor de esa familia en
saturación (recordemos esa palabra sin entrar en detalles por el momento), donde se relaciona la corriente de colector (Ic) con la caída entre C y E y el conocido Vbe.
Hay dos líneas (azul y roja) marcadas, una en Ic=10mA y la otra en Ic=100mA (sí, en el datasheet dice que son A, pero es claro que les faltó la "m" adelante). En el primer caso el voltaje (la caída) entre C y E será de unos 40mV
shock: eso es muchísimo menos que los 0,65V de antes) y la tensión Vbe será de 0,7xV (por acá apare ce algo similar al umbral).
Si le pongo 5V a la base, el transistor va a tomar corriente para hacer caer la tensión hasta los 0,7xV que necesita. La resistencia de base deberá entonces permitir la caída de tensión necesaria con
menos corriente que la máxima admisible por la base.
Otra cosa importante es que al calcular Rbase en esta configuración, la ganancia se toma como 10 (ver en el gráfico que dice Ic=10Ib). Se puede hilar más fino y consultar en el datasheet algunas cosas que ayudarán, pero no supondrán un cambio radical.
Ahora sí, hagamos una cuentita
Si le pongo 5V a la base y quiero una corriente de 10mA por el colector (digamos que para encender el LED rojo del primer esquema), sé que por la base circulará 1mA (recordar lo de Ic=10Ib) y que la tensión en la base deberá ser de 0,7xV. Digamos que 0,75V para el caso. Entonces en la resistencia de base deberán caer 5V-0,75V=4,25V con 1mA. Eso dice que la resistencia (Ley de Ohm mediante) deberá ser de 4k25. Buenísimo, no es un valor comercial... Bueno, vamos por 4k7 o por 3k9, cualquiera de las dos servirá bastante bien.
Si usamos el primer valor, el transistor va a tomar menos corriente por la base, con lo que corremos el riesgo de que quizá no llegue a saturarse (o sea, entrar es este estado particular de conducción donde la caída es bastante chica). Si usamos el valor más chico se satura seguro, pero deberá tomar más corriente por la base.
Veamos... con 3k9 deberán caer 4,25V, eso da una corriente de ~1,09 mA. Sí, va perfecto. La potencia a disipar ahí está alrededor de los 5mW.
Ahora vamos a ver el otro lado, el de la carga.
Si quiero prender un LED (conectado como en
Emisor común.jpg), con la salvedad de que lo alimento todo con 5V, sé que en el LED caerán 1,8V (aproximadamente), en el transistor, 40mV y la corriente será de 10mA. Entonces en la resistencia han de caer 5V-(1,8V+40mV) = 5V-1,84V = 3,16V. El viejito Ohm de nuevo y la resistencia será de 316r. Ouch, otro valor fuera de los comerciales. Vamos por 330, a ver cómo funciona. Con ese valor la corriente será de ~9,6mA. Va a andar bien.
Potencia: 330*(0,0096)² = ~0,03W=30mW.
¿Y en el transistor?
Como circulan 10mA por el colector y la caída de tensión es de 40mV, la potencia que disipa es de 400uW=0,4mW. Eso está bueno.
Por la base toma 1mA y Vbe es de 0,75V, esa potencia será de 0,75mW. Sumamos y la potencia total disipada es de casi 1,2mW. Ahora sí que trabaja cómodo el transistor...
Entonces me toca preguntar:
- Si quisiera una corriente de 100mA (son 10 LED rojos en paralelo y una sola resistencia limitadora), todo alimentado con la misma pila de 5V del ejemplo anterior y usamos el mismo transistor que antes (las curvas de 100mA están cortadas con la línea roja/rojiza), ¿Qué valores deberían tener la resistencia limitadora del arreglo de LEDs y la de base?
- En el circuito de
Emisor común.jpg, asumiendo que el transistor es un BC54X (el de las curvas que están acá), que en el LED caen 3V y que la corriente deseada es de 20mA, ¿Qué valores (y potencias) deberían tener las resistencias para que funcionara bien todo?
Saludos