Transistores BJT #03 - Fuente de Corriente

Transistores BJT #03

Fuente de Corriente

 Introducción

 Una de las aplicaciones más utilizadas de los BJT, especialmente en microelectrónica, es la de fuente de corriente. Veremos cómo es que funciona y cuales son sus limitaciones.

Diagrama

 

Diagrama de una fuente de corriente básica.

Funcionamiento

El divisor de voltaje formado por R1 y R2 producen un voltaje en Vb de 2.5V. De la base al emisor hay una caída de diodo, por lo que el voltaje en el emisor es de 1.85V aproximadamente.

La corriente que corre por el emisor es aproximadamente la misma que la que corre por el colector. Para determinar esta corriente usamos la ley de ohm en la resistencia del emisor:

 Ve - Gnd = Ie * Re 

La corriente del emisor "Ie" está determinada entonces por Ve y Re. Así:

1.85 - 0 = Ie * 1k

 Ie = 1.85mA

Hemos producido una corriente en la carga "Rcarga" de 1.85mA. Esta corriente puede ser regulada, principalmente por Re el cual convenientemente podría ser un potenciómetro.

Simulación 

Asumiendo que nuestra Rcarga es de 100ohm y no variará, simulamos la variación del potenciómetro Re.

 Simulación de fuente de corriente. Sweep de Re.

Podemos apreciar que la corriente en la carga es efectivamente controlada por la resistencia Re. Se puede notar también que la zona lineal de control comienza a partir de 2k ohm aproximadamente.

Limitaciones

Si Re es un potenciómetro podríamos cambiar la corriente en Rcarga como se nos antoje, siempre y cuando el transistor no se sature, y la ganancia del transistor sea suficiente.

 Por ejemplo, sería imposible darle 10A de corriente a la carga, porque entonces el voltaje en la carga sería 100Ohm * 10A cuyo resultado es 1000 Voltios. Esto es imposible dado que la fuente de voltaje nos suministra un máximo de 5V, en ese caso el transistor no podría hacer nada para ayudarnos a obtener la corriente deseada.

La corriente máxima que puede conducir el transistor se determinaría de modo práctico de la siguiente manera: Imaginamos un corto entre el colector y el emisor. Las resistencias de carga y de emisor estarían en serie, se suman. Entre 5V y Gnd tendríamos una resistencia de 1000ohm + 100ohm = 1.1K. Por tanto, la corriente máxima que satura al transistor es de 5V/1.1K = 5mA aproximadamente.

Si se reduce Re y Rcarga (los cuales limitan la corriente), este valor puede aumentar. Suponiendo un potenciómetro de 100ohm y una carga de 1ohm, entonces la corriente máxima sería de 500mA. Si este potenciómetro lo configuramos para que de 1ohm, entonces la corriente máxima sería de 2.5A.

Esto parece algo bueno pero es bueno recordar que los potenciómetros no están hechos para conducir altas corrientes, tener cuidado.

Conclusiones

• Se puede utilizar un BJT para construir una fuente de corriente 
• La fuente de corriente es controlada por una resistencia.