====== Transistores en Circuitos de conmutación ======
El transistor tiene dos estados: corte y conducción, y en este último estado se lo puede hacer trabajar en zona activa o de saturación.
Cuando se necesita trabajar con más corriente o tensión de la que el un circuito digital puede entregar se utiliza el transistor como conmutador haciendolo operar en los extremos de sus caracteristicas, es decir en el corte y saturación.
Existen tres configuraciones básicas para polarizar el transistor: colector común, emisor común y base común. Las más usadas en conmutación son las dos primeras, solo nos ocuparemos de éstas.
Las condiciones para llevarlo a las zonas que nos interesan son:
Corte: Equivalente a una llave abierta.
I_c=0, \ I_b=0,\ V_{CE}=V_{cc},\ y\ V_{BE}\leq 0.7V
Saturación: Equivalente a una llave cerrada.
I_c\leq h_{fe}I_b,\ V_{CEsat}=0.2V,\ y \ V_{BE}=0.7V
**Emisor común con transistor NPN**
{{:materias:66:01:emisor_com_npn.jpg|:materias:66:01:emisor_com_npn.jpg}}
En corte no hay caída de tensión en R_c ni en V_d ya que no circula corriente por la malla del colector, por lo que V_0=V_{CE}=V_{cc}, representa al "1" lógico y el led está apagado.
En saturación V_{CEsat}=0.2V, con respecto a V_{cc} esta caída de tensión es muy pequeña por lo que se toma que V_0 representa al "0" lógico y en la malla del colector circulará la corriente I_c que alimentará al led.
Note que V_0 puede tomarse como salida de un negador lógico.
**Colector común con transistor NPN**
{{:materias:66:01:colector_com_pnp.jpg|:materias:66:01:colector_com_pnp.jpg}}
El funcionamiento es similar que en emisor común, salvo que las salida de V_0 es invertida.
En corte V_{CE}=V_{cc}, entonces V_0=0V, por el led no circula corriente. Y en saturación V_{CEsat}=0.2V, por lo que V_0\cong V_{cc} y el led funciona.
**Emisor común con transistor PNP**
{{:materias:66:01:emisor_com_npn.jpg|:materias:66:01:emisor_com_npn.jpg}}
Se consigue el mismo resultado que con el transistor PNP.
Para ejemplificar el procedimiento de diseño, se utilizará un diodo led como carga con las siguientes caracteristicas en funcionamiento:
V_{Led}=2V, I_{Led}=12mA,(para una iluminación estandad).
Transistor BC548, h_{fe}=110
I_{Led}=I_c
I_cR_c+V_{Led}+V_{CEsat}=V_{cc}
12mA \cdotp R_c + 2V+0.2V=10V
R_c=587.5 \Omega
El valor comercial que más se asemeja a la resistencia calculada es de 560\Omega, nos fijamos que corriente circula para éste valor.
I_c \cdotp 560\Omega + 2V+0.2V=10V
I_c=13.4mA
I_b=\frac {I_c} {h_{fe}}\Rightarrow I_b=0.12mA
I_bR_b+V_{BE}=V_{dd}
0.12mA \cdotp R_b+0.7=10V
R_b=77500\Omega
Los valores comerciales que se le aproximan son 68K \Omega y 82K \Omega , se elije el primero ya que con la de 82K \Omega corremos el riesgo de que no se alcance la corriente mínima para que el transistor sature.
En el ejemplo se utilizó un led, éste podría reemplazarse por cualquier otro dispositivo como relay, fototransistor, etc.
Los son los mismos para las tres configuraciones mencionadas, se plantean las ecuaciones de las mallas teniendo en cuenta las condiciones planteadas al principio para trabajar en corte o saturacíon.
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Si tenés una duda, comentario y/o correción, te agradecería que me lo hagas saber. shinojosa@fi.uba.ar.