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Angel L. Pomares Soliz [email protected]
BJT (Bipolar Junction Transistor)
TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR
Los transistores de unión bipolar BJT, son
dispositivos semiconductores de estado sólido
que permiten controlar el paso de corriente a
través de sus terminales.
Construcción
• Es un semiconductor de tres capas: dos de
material tipo n y una tipo p, llamado transistor
npn; o dos de material tipo p y una de tipo n,
llamado transistor pnp.
• Las capas exteriores se denominan colector y
emisor, la capa intermedia se denomina base.
¿Dónde se utilizan los transistores BJT?
- comúnmente son utilizados como interruptores electrónicos.
- amplificadores de señales - como conmutadores de baja potencia.
Simbología. Convenio de tensiones y corrientes
Funcionamiento de un transistor npn.
• La unión B-E se polariza directamente,
mientras la unión B-C se polariza en inversa.
Configuración base común.
Se emplea fundamentalmente para propósitos de
acoplamiento de impedancia
- baja impedancia de entrada - alta impedancia de salida - ganancia de corriente 0.99
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Configuración Emisor común
- Se emplea como amplificador de corriente ideal
- impedancia de entrada baja - impedancia de salida alta. - Ganancia de corriente elevada
La ecuación que relaciona las intensidades
IE=IC+IB; IE Ic; IC =β⋅IB
VCE=VCB+VBE
Configuración Colector común
Se emplea fundamentalmente para propósitos de
acoplamiento de impedancia
- elevada impedancia de entrada - impedancia baja de salida
Parámetros α, β
α: Representa la ganancia de corriente en un
circuito de base común 0.98 -0,99.
β: Ganancia de corriente en emisor común,
tendrá un valor elevado 100 – 300
α=Ic/IE ; β=Ic / IB
Característica del transistor en Emisor Común
Curva característica de entrada es similar a la de un
diodo.
Curva característica de salida
Según la polarización de cada unión se obtendrá
un modo de trabajo diferente.
Zona activa: Se comporta como un amplificador.
Zona de corte: Circula corriente inversa en las
uniones (interruptor abierto).
Zona de saturación: La tensión en la unión
colector es pequeña (interruptor cerrado).
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Al transistor se la considera como una fuente de
corriente dependiente de la corriente de base.
Se puede decir que la malla de base es la que
polariza al transistor, para obtener ciertas
características de corriente y voltaje en la malla
de salida que es donde se obtiene la
amplificación.
Polarización del BJT.
Modos de polarización de un transistor bipolar
- Polarización fija
- Polarización por retroalimentación del
Emisor.
- Polarización por divisor de tensión
Polarización Fija
Este tipo de polarización para operación lineal
es la más difícil porque el punto de operación Q
es inestable, el β=hfe varia con la corriente y la
temperatura.
Rc: limita la Imax que circula por el transistor
cuando este se encuentra saturado.
RB: regula la cantidad de corriente que ingresa a la
base (IB), la cual determina en que zona se polariza
el transistor.
Diseñar el TR para operar en la zona activa.
buscar resistencias adecuadas para
polarizar en la parte media de la recta de
carga.
Se necesita una Ic, VCE adecuados.
Análisis de la malla de entrada Unión base-emisor, malla de entrada (base).
Unión colector-emisor, malla de salida (colector).
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Ej. Polarizar el TR para operar en la zona activa
datos
vcc = 10
hfe = 125
ICQ = 10ma
VBE = 0.7 TR silicio
Sol. Criterio el punto de operación en la mitad de la recta
Configuración por retroalimentación de emisor
Uno de los primeros intentos para la
compensación de la variación de β =hfe.
Esta polarización trata de usar el voltaje entre
terminales del resistor del emisor RE, para
compensar los cambios de β =hfe.
Malla de entrada
Malla de salida
𝐼𝑐 = 𝛽𝐼𝐵; V𝐶𝐶 = 𝐼𝐵 𝑅𝐵 + 𝑉𝐵𝐸
𝑅𝐵 =𝑣𝐶𝐶−𝑉𝐵𝐸𝐼𝐵
; 𝑅𝐵 = 𝛽 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐸
IC
i) VCEQ=VCC / 2 , VCEQ=10 / 2 = 5
𝑅𝑐 =10−5
10𝑚𝑎= 500Ω
ii)
𝑅𝐵 = 125 10−0.7
10ma = 116𝑘Ω
10m
10v
20ma
5
80ua
VCC = IB RB +VBE + IERE
IE = IB+IC, IC = βIB
IE = IB (1+β )
VCC=ICRC +VCE +IERE como IE IC
IC= (VCC- VCE) / (RC+RE)
VCEQ
ICQ
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Ej:
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Polarizacion por divisor de voltaje
Esta polarizacion es la mas utilizada en circuitos
lneales donde el divisor de de voltaje esta formado
por R1 y R2.
El voltaje aplicado a R2 polariza directamente al
diodo emisor, pone el punto de operación en la zona
activa, corte, saturación.
Condicion importante para obtener el punto de
operación estable.
β RE ≥ 10 R2
si cumple la condicion se realiza el analisis
Ec. Recta de carga
(β solo se utiliza para operar la condición)
Tratar de que el punto Q este en el centro de la recta,
considerar: VCE=VCC / 2; VRE=VCC /10; ICQ=ICsat / 2
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Cuando no se cumple la condición resolver por
equivalente Thevenin.
Así el equivalente de Thevenin del circuito de
polarización, conectado a la base del transistor se
muestra en el siguiente figura..
El equivalente Thevenin del circuito de polarización
conectado a la base del transistor
Aplicando la LVK alrededor de la malla base-emisor.
(*)
Como ;
Reemplazando en (*)
Despejamos IE
Y se puede calcular los demás voltajes y corrientes.
IC=β IB ; IB=IE / β
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Bibliografia
Malvino, A; Bates, Principios de Electrónica, 7ª Edición, McGraw – Hill
“Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos", Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, 10ᵅ Ed, Editorial Pearson
Dispositivos Electrónicos Thomas Floyd.