1. Conceptos y principios básicos de los triodos
El transistor, como miembro clave de la familia Transistor, juega un papel indispensable en los circuitos electrónicos.Contiene tres partes básicas: base, emisor y coleccionista.Aquí, nos centramos principalmente en los transistores NPN.Las características centrales de un transistor NPN se pueden describir mediante un circuito equivalente, en el que la conexión entre la base y el emisor es equivalente a un diodo, y la conexión entre el colector y el emisor puede considerarse como una resistencia ajustable.La resistencia de esta resistencia varía ampliamente, desde unos pocos ohmios hasta el infinito (estado de circuito abierto).
Antes de discutir en profundidad, debemos aclarar la ecuación característica del transistor NPN: IC = βib.En esta ecuación, IB representa la corriente de la base al emisor, IC es la corriente del colector al emisor y β es el factor de amplificación del triodo.Este múltiplo es una constante determinada basada en el proceso de producción, y su valor suele ser entre decenas y cientos.Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el triodo logra este efecto de amplificación ajustando la resistencia equivalente (RCE) entre el colector y el emisor.Cuando RCE se ajusta a un valor extremadamente bajo pero aún no puede lograr IC = βIB, lo llamamos un estado de "saturación";Por el contrario, cuando RCE se ajusta a un valor extremadamente alto pero aún no puede lograr IC = βIB, se llama estado de "corte".Idealmente, el transistor debería funcionar en la región de amplificación, es decir, el estado de IC = βib.
2. Construcción y análisis del circuito de descarga de la fuente de corriente constante del transistor NPN
En el diseño de circuitos electrónico, la aplicación de fuentes de corriente constantes es crucial.Tomando un circuito de descarga de condensador convencional como ejemplo, la corriente de descarga IC = UC/R, donde UC representa el voltaje del condensador.Dado que el voltaje del condensador disminuye con el tiempo, la corriente de descarga tradicional no es constante.Sin embargo, al usar transistores NPN, podemos construir un circuito de descarga de corriente constante.
En dicho diseño de circuito, la corriente de descarga del condensador es independiente de su voltaje.Por ejemplo, suponiendo que el valor VE del circuito es 4.3V (calculado como 5V menos 0.7V), entonces podemos encontrar que IC (la corriente del colector) es aproximadamente igual a IE (la corriente del emisor), calculada como VE dividida porRe (resistencia emisora).Este proceso de cálculo se basa en una premisa importante: el triodo debe funcionar en el área de amplificación, es decir, IC = βIB debe estar satisfecho.Teniendo en cuenta que el valor general de β es del orden de 100 veces, es decir, se puede considerar aproximadamente igual al IC.
3. Proceso de solución del circuito de triodo
Al diseñar y analizar los circuitos de transistores, generalmente seguimos los siguientes pasos: primero supongamos que el transistor funciona en la región de amplificación y cumple con las condiciones de IC = βib e IC≈ie;Luego, deducir inversamente (el voltaje entre el coleccionista y el emisor) en función de los resultados del cálculo) es razonable determinar si los supuestos anteriores son verdaderos.Por ejemplo, suponiendo que el voltaje a través del condensador sea de 10 V, podemos calcular que la ecuación es de 5.7V, lo que a su vez le da a RCE un valor de 5.7k ohmios.Esto significa que al ajustar RCE a 5.7k ohmios, el transistor puede mantener la corriente de descarga del condensador a 1 mA.Del mismo modo, cuando el voltaje del condensador es de 8V, UCE es de 3.7V y RCE es de 3.7k ohmios, por lo que la corriente de descarga todavía se mantiene a 1 mA.
Sin embargo, cuando el voltaje del condensador cae por debajo de un cierto umbral, como 3V, encontraremos que el resultado calculado de UCE se convierte en un valor negativo (-1.3V), lo que obviamente no es razonable.Esto muestra que incluso si RCE cae a 0 ohmios, no se puede satisfacer la condición de IC = βIB.Por lo tanto, cuando el voltaje del condensador cae por debajo de 4.3V, el transistor ya no funcionará en la región de amplificación, sino que ingrese a la región de saturación.Vale la pena señalar que en aplicaciones prácticas, la resistencia entre el coleccionista y el emisor no puede reducirse a 0Ω, por lo que el valor más bajo de UCE generalmente solo puede reducirse a aproximadamente 0.2V.Este valor se llama UCES de caída de voltaje del tubo saturado.
4. Aplicación del transistor PNP en el circuito de carga de la fuente de corriente constante
A diferencia de los transistores NPN, para implementar un circuito de carga de origen de corriente constante, debemos usar transistores PNP.El principio de trabajo y la estructura del transistor PNP son diferentes de NPN, pero juega un papel vital en la realización del circuito de carga de la fuente de corriente constante.En un transistor PNP, la dirección del flujo de corriente es opuesta a la de un transistor NPN, que proporciona una mayor flexibilidad en el diseño de diferentes tipos de circuitos electrónicos.