Conceptos básicos de transistores

algo me ha estado molestando por un tiempo. Cuando miro un circuito que involucra algo más complicado que los componentes RLC (y quizás los amplificadores operacionales) me cuesta entender qué está haciendo a menos que sea una configuración que he visto antes.

Por el contrario, me siento bastante seguro de que no importa cuán complejo sea el circuito RLC que me den, eventualmente podría resolverlo.

Ahora, cuando estoy analizando un circuito RLC, mis herramientas son básicamente

• $V = IR$

• $I = C \frac{dv}{dt}$

• $V = L\frac{di}{dt}$

• Combinaciones paralelas y en serie de esos componentes (supongo que esto no está realmente separado de las leyes de Kirchoff pero ...)

• Leyes de Kirchoff

Entonces, ¿qué herramientas me faltan para analizar circuitos más complejos? Principalmente quiero saber cómo analizar circuitos que involucran BJT y FET. Parece que hay tantos modos de operación para los transistores que es difícil mantenerlos todos rectos. ¿Alguien conoce un buen sitio web que presente todo?

Gracias

EDITAR También quiero mencionar que en la práctica hay cosas como cuando la temperatura cambia. No me importa eso por ahora, estoy de acuerdo con stevenvh en que se necesita simulación, pero quiero poder tener los conceptos lo suficientemente bien como para diseñar un circuito que luego pueda ajustar con una simulación, etc.$V \neq IR$

Los transistores no son difíciles de entender en la primera aproximación, y eso es lo suficientemente bueno como para entender al menos lo que está sucediendo en muchos circuitos.

Piensa en un transistor NPN de esta manera: pones un poco de corriente a través de BE, y eso permite mucha corriente a través de CE. La relación de mucho a poco es la ganancia del transistor, a veces conocida como beta y a veces hFE. Una arruga menor es que la ruta BE parece un diodo de silicio, por lo que generalmente caerá alrededor de 500-700mV. La ruta CE puede bajar a aproximadamente 200 mV cuando permitiría más corriente de la que proporciona el circuito externo. Los detalles siguen y siguen, pero puedes hacer mucho con esa simple vista de un transistor NPN.

Un PNP es lo mismo con las polaridades invertidas. El emisor está en alto voltaje en lugar de bajo. La corriente de control sale de la base en lugar de entrar en ella, y la corriente del colector sale del colector en lugar de entrar en ella.

Respetemos los transistores bipolares por un momento y comprendamos primero, ya que parece que eso es lo que está preguntando más. Los FET son igualmente fáciles de entender en la primera aproximación, pero no quiero confundir las cosas en este momento.

Si bien el modelo anterior es útil para comprender la mayoría de los circuitos de transistores, sugiere muchas formas en que se pueden usar transistores que pueden no ser obvias. La forma conceptualmente obvia de usar un NPN es conectar el emisor a tierra y el colector al suministro positivo con una resistencia en serie. Ahora, un pequeño cambio en la corriente base puede causar un gran cambio en el voltaje del colector.

La parte difícil no es entender cómo funciona el transistor, sino imaginar todas las cosas geniales que puedes hacer con un dispositivo que funciona así. Entrar en todo eso sería demasiado para una publicación aquí. Le sugiero que piense en el modelo simple que describí anteriormente, luego busque algunas topologías de circuitos de transistores comunes y piense cómo se utilizan las propiedades simples del transistor para hacer cosas útiles.

Las cosas para buscar y analizar específicamente según el modelo simple son:

• Configuración de emisor común. Este es el amplificador básico. Un problema particular es cómo mantener el transistor en el medio de su rango para usar su capacidad de amplificación de manera efectiva. Esto se llama "sesgo".

• Emisor seguidor. Ganancia no es solo hacer un voltaje más alto. En este caso, obtienes un poco menos de voltaje pero mayor corriente y menor impedancia.

• Ahora mire algunos circuitos de transistores múltiples e intente seguir lo que están haciendo, cómo se usa el transistor para obtener ventajas, pero también qué problemas tuvo que pasar el diseñador para ejecutar el transitor de una manera útil.

• Cuando te sientas más cómodo, mira configuraciones más inusuales como la base común. No se usa con frecuencia, pero tiene sus ventajas específicas.

Lo que hace que sea difícil trabajar con los transistores es que debe tener en cuenta muchos parámetros diferentes que se influyen entre sí, y ninguno de los cuales es lineal. Por lo tanto, no es fácil modelar exactamente su comportamiento, y es por eso que utilizamos herramientas de simulación como SPICE. Todavía tiene que saber qué está haciendo para diseñar un circuito, pero SPICE lo ayudará a verificar su diseño / cálculos, en los que a veces tiene que simplificar.
No estoy seguro de que los sitios web sean exhaustivos al respecto. Creo que un buen libro de texto le dará mejor información. Quizás otros puedan recomendar algunos.

Aprender de la exposición repetida no es una mala manera de aprender cosas. Obtendrá un conocimiento práctico real y aprenderá cuáles son los circuitos típicos para resolver problemas típicos.

Lo que pasa con los transistores es que no son dispositivos lineales, por lo que no habrá ecuaciones simples que se apliquen en prácticamente todas las condiciones, como las que tiene para los pasivos. El enfoque habitual es reconocer que en un momento dado, un transistor funciona de una de las pocas formas características: apagado, activo, saturado. Dentro de cualquiera de esos modos, puede aplicar algunas aproximaciones para analizar los circuitos de transistores, pero debe entenderse que las aproximaciones solo se mantienen dentro de los límites.

Por ejemplo, si primero establece que un transistor funcionará en su modo activo, puede dibujar el circuito equivalente de CA de señal pequeña, en el que el transistor es reemplazado (en el modelo más simple) por una resistencia y una corriente. fuente de corriente dependiente. Luego puede usar sus ecuaciones lineales con buenos resultados en el circuito equivalente. ¿Por qué se llama equivalente de CA de señal pequeña ? Porque si aplica una señal lo suficientemente grande, romperá los límites del modelo; Las entradas de señal grandes pueden conducir el transistor al corte o saturación, invalidando el modelo.

Cuanto más elaborado sea el modelo, más precisa será la respuesta que calcule. Sin embargo, apegándose al emisor común básico NPN:

1. Dos resistencias en la base, actúan como un divisor de voltaje. En general, están SOBRE el mismo valor, haciendo una base de aproximadamente la mitad del voltaje de suministro.

2. El emisor está a unos 0.6V debajo de la base. Si hay una resistencia en el emisor, ahora puede calcular la corriente a través de él.

3. La corriente del emisor también pasa por el colector. Si hay una resistencia en el colector, ahora puede calcular el voltaje a través de él.

Eso es todo por DC.

Para AC, unos pocos milivoltios de cambio en la base pueden convertirse en varios voltios en el colector. Si la corriente del emisor (y / o la resistencia del colector) es demasiado grande, o la polarización de la base es extraña, obtienes saturación o corte, lo que distorsiona la señal que pones. Esto no siempre es algo malo (piensa: efectos de distorsión de guitarra) .

puede considerar el transistor como un dispositivo que lo ayuda a controlar los parámetros o, por ejemplo, el circuito 2 con la ayuda del circuito 1 (solo una estimación aproximada) si el transistor se une a los dos circuitos. Por ej. como en la electrónica digital hay un pulso de reloj y dice que quiere hacer algo cuando el reloj está en un nivel particular, similar es el caso con el transistor, puede modelar el transistor para que en el punto de operación cuando el voltaje en la base alcance un nivel particular, entonces puede encender el dispositivo y así la corriente puede fluir en el ckt2, o puede pensar en él como un relé o un interruptor, no solo este transistor es un amplificador.

para el propósito del diseño, solo tenga en cuenta que el transistor lo ayuda a controlar los parámetros del circuito 2 con la ayuda de ckt 1, por lo que para determinar el punto de operación puede usar cualquier modelo. No se confunda con los diferentes modelos disponibles para resolver el transistor, estos modelos son solo para su conveniencia, es más fácil usar el modelo re, ya que facilita el cálculo fácil, el modelo de parámetro h (híbrido) es el más versátil y se considera el mejor para resolver cualquier transistor, pero el modelo T también es bueno. Para tener una idea básica de lo que está haciendo un circuito, puede aproximarse usando la aproximación como Vbe = 0.7 y todas estas aproximaciones conducen a un cálculo fácil.

Conozco dos libros muy buenos sobre el estudio del transistor 1) dispositivos electrónicos y circuitos, boylestad, un libro muy bueno, pero utiliza mucha aproximación y es bueno para un análisis algo aproximado, pero si quieres modelar el transistor en detalle como quieras para conocer los parámetros exactos y todo lo que hay es un mejor libro 2) circuitos de microelectrónica, sedra smith. a esto lo puedes llamar una biblia, super libro, pero te aconsejaría que primero leyeras el libro 1, luego pasaras al 2, de lo contrario no podrás aprender mucho y te enterrarás en matemáticas complejas.

para aprender a resolver cómo analizar circuitos, estudiar tantos circuitos como sea posible y luego, con el paso del tiempo, sabrás cómo puedes usar el transistor de muchas maneras diferentes

para aprender esto, puede consultar libros escritos por forest m. mims contienen solo circuitos. y puedes analizarlos.

FET no es muy diferente de BJT, solo su FET se usa principalmente para hacer amplificadores debido a su muy alta impedancia de entrada, pero la impedancia de salida es casi comparable, también es de tamaño pequeño, pero por el contrario BJT tiene una alta potencia de conmutación. Si su aplicación tiene que hacer algo con el cambio de BJT sería una gran opción.

Por último, diría nuevamente, si desea aprender el transistor, puede estudiar muchos circuitos, puede investigar la construcción del amplificador operacional, ya que no son más que amplificadores diferenciales de 4 etapas y, a través de eso, también puede aprender ...

diviértete aprendiendo TRANSISTOR !!!