Transistor bjt y polarizacion

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Transistor bjt y polarizacion

  1. 1. Fascículo 4<br />4. El Transistor Bipolar de Unión (BJT) <br />4.1 Introducción al BJT y principios de construcción.<br />4.2 Configuración de base común.<br />4.3Configuración de emisor común.<br />4.4 Configuración de colector común.<br />4.4Límites de operación del transistor.<br />4.5Hoja de especificaciones del transistor.<br />4.6Nexo: <br />4.7 Trabajo colaborativo<br />4.8 Actividad complementaria.<br />Introducción.<br />Hace 50 años, el 23 de diciembre de 1947, científicos de los Laboratorios Bell demostraron que un dispositivo construido con base en materiales sólidos, podía comportarse de forma prácticamente idéntica a las válvulas de vacío, pero sin sus inconvenientes. Aunque desde un principio se supuso que el invento tendría mucha importancia en el futuro, sus inventores jamás imaginaron la revolución que estaba a punto de comenzar en la tecnología electrónica, con repercusiones en todas las áreas del quehacer humano. Por su descubrimiento, William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain fueron acreedores al Premio Nobel de Física en 1956.<br />EVALUACIÓN DE PRECONCEPTOS<br />Que es un transistor?<br />Cuantos pines tiene un transistor, como se llaman y como se identifican?<br />Qué función puede desempeñar un transistor en un circuito?.<br />A que se debe el nombre del transistor?<br />Logros propuestos<br />Conocer los conceptos básicos de construcción del transistor.<br />Identificar las diferentes configuraciones de circuitos transistorizados.<br />Identificar los límites de operación del transistor según datos suministrados por el fabricante.<br />El Transistor Bipolar de Unión (BJT) <br />4.1 Introducción al BJT y principios de construcción.<br />Durante el periodo 1904-1947, el tubo de vacío fue sin duda el dispositivo electrónico de interés y desarrollo. En 1904, el diodo de tubo de vacío fue introducido por J. A. Fleming. Poco después, en 1906, Lee, De Forest agregó un tercer elemento, denominado rejilla de control, al tubo de vacío, lo que originó el primer amplificador: el triodo. En los años siguientes, la radio y la televisión brindaron un gran impulso a la industria de tubos electrónicos. La producción aumentó de cerca de 1 millón de tubos en 1922 hasta aproximadamente 100 millones en 1937. A principios de la década de los treinta el tétrodo de cuatro elementos y el péntodo de cinco elementos se distinguieron en la industria de tubos electrónicos. Durante los años subsecuentes, la industria se convirtió en una de primera importancia y se lograron avances rápidos en el diseño, las técnicas de manufactura, las aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia y la miniaturización.<br />Sin embargo, el 23 de diciembre de 1947 la industria electrónica atestiguó el advenimiento de una dirección de interés y desarrollo completamente nueva. Fue en el transcurso de la tarde de ese día que Walter H. Brattain y John Bardeen demostraron el efecto amplificador del primer transistor en los Bell Telephone Laboratorios. El transistor original (un transistor de punto de contacto) se muestra en la figura 26. De inmediato, las ventajas de este dispositivo de estado sólido de tres terminales sobre el tubo electrónico fueron evidentes: era más pequeño y ligero; no tenía requerimientos de filamentos o pérdidas térmicas; ofrecía una construcción de mayor resistencia y resultaba más eficiente porque el propio dispositivo absorbía menos potencia; instantáneamente estaba listo para utilizarse, sin requerir de un periodo de calentamiento; además, eran posibles voltajes de operación más bajos. Todos los amplificadores (dispositivos que incrementan el nivel de voltaje, corriente o potencia) tienen al menos tres terminales con una de ellas controlando el flujo entre las otras dos.<br /> <br /> <br />          <br />Fig. 26. El primer transistor.<br /> <br />4.1.1 Construcción del Transistor<br />El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas, compuesto ya sea de dos capas de material tipo N y una de tipo P o dos capas de material tipo P y una de tipo N. El primero se denomina transistor NPN, en tanto que el último recibe el nombre de transistor PNP. Ambos se muestran en la figura 27 con la polarización de CD adecuada. <br />Fig. 27. Tipos de transistores y su respectiva polarización en región activa: (a) PNP; (b) NPN. <br /> <br />4.1.2 Operación del Transistor<br />La operación básica del transistor se describirá ahora empleando el transistor pnp de la figura 27a. La operación del transistor npn es exactamente igual si se intercambian los papeles que desempeñan los electrones y los huecos. En la figura 28 se ha redibujado el transistor PNP sin la polarización base a colector. Nótense las similitudes entre esta situación y la del diodo polarizado directamente. El ancho de la región de agotamiento se ha reducido debido a la polarización aplicada, lo que produce un denso flujo de portadores mayoritarios del material tipo P al tipo N.<br /> <br />Fig. 28. Unión polarizada directamente de un transistor pnp.<br /> 4.2 Configuración de base común.<br />La notación y símbolos que se usan en conjunto con el transistor en la mayor parte de los textos y manuales que se publican en la actualidad, se indican en la figura 29 para la configuración de base común con transistores PNP y NPN.  La terminología relativa a base común se desprende del hecho de que la base es común a los lados de entrada y salida de la configuración. Además, la base es usualmente la terminal más cercana o en un potencial de tierra. <br />La flecha del símbolo gráfico define la dirección de la corriente de emisor (flujo convencional) a través del dispositivo.<br />Fig. 29. Notación y símbolos en la configuración de base común.<br />Todas las direcciones de corriente que aparecen en la figura 29 son las direcciones reales, como se definen con base en la elección del flujo convencional. Nótese en cada caso que:<br /> <br /> IE = IC + IB   <br /> <br /> También adviértase que la polarización aplicada (fuentes de voltaje) es de modo que se establezca la corriente en la dirección indicada para cada rama. Es decir, compárese la dirección de IE con la polaridad o VEE para cada configuración y la dirección de IC con la polaridad de ICC.<br /> <br />Para describir por completo el comportamiento de un dispositivo de tres terminales, tales como los amplificadores de base común de la figura 29, se requiere de dos conjuntos de características, uno para los parámetros de entrada o punto de manejo y el otro para el lado de salida. El conjunto de entrada para el amplificador de base común, como se muestra en la figura 30, relacionará una corriente de entrada (IE) con un voltaje de entrada (VBE ) para varios niveles de voltaje de salida (VCB)<br /> <br />Figura 30 Características del punto de excitación para un transistor amplificador de silicio de base común.<br /> <br />El conjunto de salida relacionará una corriente de salida (IC) con un voltaje de salida VCB para diversos niveles de corriente de entrada (IE), como se ilustra en la figura 30. <br /> El conjunto de características de salida o colector tiene tres regiones básicas de interés, como se indican en la figura 31. Las regiones Activa, de Corte y de Saturación. La región activa es la región empleada normalmente para amplificadores lineales (sin distorsión). En particular: En la región activa la unión colector-base está inversamente polarizada, mientras que la unión base-emisor se encuentra polarizada en forma directa.<br /> <br />Fig. 31. Características de salida, del colector, para un amplificador de base común.<br /> <br />4.3 Configuración de emisor común.<br />La configuración de transistores que se encuentra con mayor frecuencia se muestra en la figura 2.13 para los transistores pnp y npn. Se denomina configuración de emisor común porque el emisor es común tanto a las terminales de entrada como a las de salida (en este caso, es también común a las terminales de la base y del colector). De nuevo se necesitan dos conjuntos de características para describir en forma completa el comportamiento de la configuración de emisor común: una para la entrada o circuito de la base y una para la salida o circuito del colector. Ambas se muestran en la fig. 32.<br /> <br />Fig.32. Símbolo y notación del transistor NPN en configuración de Emisor común.<br /> <br />Fig. 33. Símbolo y notación del transistor PNP en configuración de Emisor común.<br /> <br /> <br /> <br />Figura 34 Características del colector  un transistor BJT de Silicio en la configuración de emisor común.<br /> <br /> <br />Figura 35 Características de la base un transistor BJT de Silicio en la configuración de emisor común.<br /> <br /> <br />Las corrientes del emisor, colector y la base se muestran en su dirección de corriente convencional real. Aun cuando la configuración del transistor ha cambiado, siguen siendo aplicables las relaciones de corrientes desarrolladas antes para la configuración de base común.<br />En la configuración de emisor común las características de la salida serán una gráfica de la corriente de salida (IC) versus el voltaje de salida (VCE) para un rango de valores de la corriente de entrada (IB). Las características de la entrada son una gráfica de la comente de entrada (IB) versus el voltaje de entrada (VBE ) para un rango de valores del voltaje de salida (VCE).<br />Obsérvese que en las características de la figura 34 la magnitud de IB es del orden de microamperes comparada con los miliamperes de IC. Nótese también que las curvas de IB no son tan horizontales como las que se obtuvieron para IE en la configuración de base común, lo que indica que el voltaje de colector a emisor afectará la magnitud de la corriente de colector.<br />La región activa en la configuración de emisor común es aquella parte del cuadrante superior derecho que tiene la linealidad mayor, esto es, la región en la que las curvas correspondientes a IB son casi líneas rectas y se encuentran igualmente espaciadas. En la figura 35 esta región se localiza a la derecha de la línea sombreada vertical en VCEsat por encima de la curva para IB igual a cero. La región a la izquierda de VCEsat se denomina región de saturación.<br /> <br />LADILLO. En la región activa de un amplificador emisor común la unión colector-base está polarizada inversamente, en tanto que la unión base-emisor está polarizada directamente.<br /> <br />4.4 Configuración de colector común.<br />La tercera y última configuración de transistores la de colector común, mostrada en la figura 36 con las direcciones apropiadas de corriente y la notación de voltaje. La configuración de colector común se emplea fundamentalmente para propósitos de acoplamiento de impedancia ya que tiene una elevada impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, que es lo opuesto a las configuraciones de base común y de emisor común.<br /> <br /> <br />Figura 36a Notación y símbolos en la configuración de colector común para el transistor PNP.<br /> <br /> <br />Figura 36b Notación y símbolos en la configuración de colector común para el transistor NPN.<br /> <br /> <br />La configuración del circuito de colector común se muestra en la figura 37 con la resistencia de carga del emisor a tierra. Nótese que el colector está conectado a tierra aun cuando el transistor está conectado de manera similar a la configuración de emisor común. Desde el punto de vista de diseño, no es necesario elegir para un conjunto de características de colector común, los parámetros del circuito. Pueden diseñarse empleando las características de emisor común. Para todos los propósitos prácticos, las características de salida de la configuración de colector común son las mismas que las de la configuración de emisor común. <br />Figura 37 Configuración de colector común empleada para propósitos de acoplamiento de impedancia<br />ACTIVIDAD 1: investigar cómo se identifican los pines del transistor con el multímetro.<br />4.5 Límites de operación del transistor.<br />Para cada transistor existe una región de operación sobre las características, la cual asegurará que los valores nominales máximos no sean excedidos y en donde  la señal de salida exhibe una distorsión mínima. Una región de este tipo, se ha definido para las características de transistor de la figura 38. Todos los límites de operación se definen sobre una típica hoja de especificaciones de transistor.<br />Algunos de los límites se explican por sí mismos, como la corriente máxima de colector (denominada, por lo general, en la hoja de especificaciones, como corriente continua de colector) y el voltaje máximo de colector a emisor (abreviada a menudo como vCeo.) Para el transistor de la figura 38, ICmáx se especificó como de 50 mA y VCEO  como de 20 V. La línea vertical de las características definida como VCEsat especifica la mínima VCE que puede aplicarse sin caer en la región no lineal denominada región de saturación.<br /> <br /> <br />Figura 38 Definición de la región lineal de operación (sin distorsión) de un transistor: Región Activa.<br /> <br />4.6 Hoja de especificaciones del transistor.<br />Puesto que la hoja de especificaciones es el enlace de comunicación entre el fabricante y el usuario, es de particular importancia que la información proporcionada sea reconocida y correctamente comprendida. Aunque no se han presentado todos los parámetros, un amplio número será ahora familiar. Los parámetros restantes se introducirán en los capítulos siguientes. Se hará referencia a esta hoja de especificaciones para revisar la manera en la cual se presenta el parámetro.<br />La información proporcionada en las figuras 39a, b, c y d se ha tomado directamente de la publicación Small-Signal Transistors, FETs, and Diodes preparada por Motorola Inc. El BC547 es un transistor NPN de propósito general con el encapsulado plástico TO-92 y la identificación de terminales que aparecen en el extremo superior derecho de la figura 2.19a. La mayoría de las hojas de especificaciones se dividen en:<br />a) Valores nominales máximos,<br />b) Características térmicas v<br />c) Características eléctricas.<br /> <br />Las características eléctricas se subdividen además en características en estado " encendido" , en estado " apagado" y de pequeña señal. Las características en estado activo y pasivo se refieren a los límites de cd, mientras que las características de pequeña señal incluyen los parámetros de importancia para la operación de ca. <br />Figura 39a Hoja de especificaciones del transistor: Valores Máximos, Características térmicas y características eléctricas de apagado.<br /> <br />Figura 39b Hoja de especificaciones del transistor: características eléctricas de encendido y características de pequeña señal.<br /> <br />Figura 39c Hoja de especificaciones del transistor: diversas curvas.<br /> <br />Figura 39d Hoja de especificaciones del transistor: diversas curvas.<br /> <br />Figura 39e Hoja de especificaciones del transistor: dimensiones del empaque y de los pines.<br />ACTIVIDAD 2: escoja un transistor comercial y haga un análisis de los limittes de operación según su hoja de especificaciones.<br />4.7 Nexo: El funcionamiento del transistor, sus curvas características y sus configuraciones son elementos que se utilizaran en los siguientes tres fascículos.<br />4.8 trabajo colaborativo. En grupos de tres estudiantes utilizando el multímetro realizar la medición del beta y la identificación de pines de diez transistores de diferentes referencias.<br />4.9 Actividad complementaria.<br />a). Para el circuito de la siguiente figura, explicar el comportamiento cuando se activa NA1 y cuando lo hace NA2, justificar la respuesta.<br />32639048260<br />b). La ganancia de un transistor hfe es 1.000 y la corriente que circula por su base Ib es de 2 mA. Calcular la corriente del colector y la del emisor.<br />c). Calcular la ganancia de un transistor sabiendo que la corriente del emisor es 903 mA y la del colector 900 mA.<br />d). Explica el funcionamiento de los siguiente circuitos. <br />3102610400685120015161290<br />e). Analiza el funcionamiento del siguiente circuito cuando el potenciómetro tiene resistencia cercana a cero y cuando esta al máximo.<br />-4889541910<br />f). Analizar el video de Electronica para estudiantes de Cekit TODO SOBRE TRANSISTORES, repetir en el laboratorio los ejercicios del video.<br />Bibliografia.<br />TEXTO: <br />ELECTRÓNICA TEORÍA DE CIRCUITOS. Robert Boylestad, Louis Nashelsky. Editorial Prentice Hall. 8ª edición. 2010. <br />REFERENCIAS:<br />ANÁLISIS DE CIRCUITOS POR COMPUTADORA USANDO SPICE. David Báez. Prentice Hall. 2ª edición. 2009. <br />MICROELECTRONICS CIRCUITS. Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith. Oxford University Press. 4ª edition. 1999. <br />PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA. Albert P. Malvino. McGraw-Hill. 6ª edición. 1999. <br />FUNDAMENTOS DE LOS SEMICONDUCTORES. Hansjochen Benda. Siemens & Marcombo. <br />FUNCIONAMIENTO DEL DIODO SEMICONDUCTOR. Udo Lob. Siemens & Marcombo. <br />EL TRANSISTOR. Erich Gelder & Karl-Heins Reiter. Marcombo <br />Fascículo 5<br />5. Polarización de CD del BJT <br />5.1 Punto de operación o punto Quiescente.<br />5.2 Circuito de polarización fija.<br />5.3 Circuito de polarización estabilizada de emisor.<br />5.4Polarización con divisor de voltaje.<br />5.6El transistor PNP<br />5.7Nexo: <br />5.8 Trabajo colaborativo<br />5.9Actividad complementaria.<br />Introducción. <br />Al polarizar el transistor estamos definiendo su punto de trabajo, este debe ser escogido teniendo en cuenta los limites de operación consignados en los datos suministrados por el fabricante en las hojas de especificaciones, esto determinará el funcionamiento del circuito. <br />EVALUACIÓN DE PRECONCEPTOS<br />Cuáles son las regiones de operación del transistor?<br />Que condiciones de polarización deben darse para cada región de operación, explique?<br />Que daños puede presentar un transistor?.<br />Logros propuestos <br />Identificar las diferentes configuraciones de polarización.<br />Realizar cálculos de circuitos de polarización y escoger el punto de trabajo del transistor según las indicaciones.<br />Polarización de CD del BJT <br />5.1 Punto de operación o punto Quiescente.<br />El análisis o diseño de un amplificador de transistor requiere del conocimiento de la respuesta del sistema, tanto de cd como de ca. Con mucha frecuencia se supone que el transistor es un dispositivo mágico que puede alcanzar el nivel de la entrada aplicada de ca sin la asistencia de una fuente de energía externa. En realidad, el nivel mejorado de potencia de salida de ca es resultado de una transferencia de energía de las fuentes aplicadas de cd. Por lo tanto, el análisis o diseño de cualquier amplificador electrónico tiene dos componentes: la parte de cd y la correspondiente de ca. <br />Cuando trabajamos la polarización de un transistor estamos haciendo el análisis dc del circuito, y para ello tenemos en cuenta las siguientes relaciones:<br />VBE = 0.7 V  <br />IE = ( + 1)IB = IC   <br />IC =  IB  <br /> <br />LADILLO: Para que el BJT esté en región de operación lineal o activa debe cumplirse que: La unión de Base a Emisor debe estar polarizada directamente (voltaje de la región P más positivo) con un voltaje resultante de polarización directa entre la base y el emisor de aproximadamente 0.6 a 0.7 V. Y que La unión de Base a Colector debe estar polarizada inversamente (región N más positiva), estando el voltaje de polarización inversa en cualquier valor dentro de los límites máximos del dispositivo.<br />5.2 Circuito de polarización fija.<br />El circuito de polarización fija de la figura 40 proporciona una introducción relativamente directa y simple al análisis de polarización de cd de un transistor. Aún cuando la red emplea un transistor NPN, las ecuaciones y cálculos se aplican en forma correcta por igual a una configuración PNP con sólo cambiar todas las direcciones de corriente y polaridades de voltaje. <br />Fig. 40. Circuito de polarización fija.<br /> <br />Fig.41. Equivalente de cd de la figura 40<br /> <br />Considérese primero la malla circuito base-emisor que se muestra en el diagrama de circuito parcial de la figura 3.4. Escribiendo la ecuación de voltajes de Kírchhoff para la malla obtenemos:<br />VCC -IBRB - VBE = 0, despejando IB obtenemos:<br />IB = (VCC - VBE) / RB   <br />Fig. 42. Malla de base-emisor<br /> <br />Ademas, puesto que la fuente de voltaje VCC y el voltaje de base a emisor VBE son constantes, la selección de un resistor de base, RB, establece el nivel de la corriente de base para el punto de operación.<br /> <br /> <br />Malla de colector-emisor<br />La sección de colector-emisor de la red aparece en la figura 4.5 con la dirección indicada de la corriente IC y la polaridad resultante a través de RC. La magnitud de la corriente de colector se relaciona directamente con IB por medio de<br />IC =  IB   <br /> <br />Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff en la dirección de las manecillas del reloj a lo largo de la malla de salida, se obtendrá el resultado siguiente:<br /> <br />VC + ICRC - VCC = 0   <br />VCE = VCC - ICRC    <br /> <br /> <br />Asi establece en palabras que el voltaje a través de la región de colector-emisor de un transistor en la configuración de polarización fija es la fuente de voltaje menos la caída a través de RC. <br /> <br />VCE = VC - VE   <br /> <br />Donde VCE es el voltaje de colector a emisor y VC y VE son los voltajes de colector y emisor a tierra, respectivamente. Pero en este caso, ya que VE = 0 V, tenemos:<br /> <br />VCE = VC   <br />Además, puesto que<br />VBE = VB - VE    <br />y VE = 0 V, entonces <br />VBE = VB   <br /> <br /> <br />5.3 Circuito de polarización estabilizada de emisor.<br />La red de polarización de CD de la figura 3.15 contiene un resistor en el emisor para mejorar el nivel de estabilidad sobre el de la configuración de polarización fija. La estabilidad mejorada se demostrará más adelante en esta sección mediante un ejemplo numérico. El análisis se realizará examinando, en primer lugar, la malla de base a emisor y luego, con los resultados, se investigará la malla de colector a emisor.<br />Fig. 43. Circuito de polarización BJT con resistor de emisor.<br /> <br />Malla de base-emisor <br />La malla de base a emisor de la red de la figura 43 se puede volver a dibujar, como se ilustra en la figura 44. Al aplicar la ley de voltaje de Kirchhoff alrededor de la malla indicada en dirección de las manecillas del reloj, obtendremos como resultado la siguiente ecuación:<br /> <br />VCC - IBRB - VBE - IERE = 0   <br />Recordando que <br />IE = ( + 1)IB   <br />Sustituyendo a IE en tenemos <br />VCC - IBRB - VBE - ( + 1)IBRE = 0  <br />Agrupando términos, nos da lo siguiente: <br />-IB(RB + ( + 1)RE) + VCC - VBE = 0  <br />Multiplicando todo por (-1), tenemos<br />IB[RB + ( + 1)RE] - VCC + VBE = 0  <br /> <br />y resolviendo IB llegamos a <br />IB = (VCC-VBE)/[RB+ + 1)RE)]   <br /> <br /> <br />Nótese que la única diferencia entre esta ecuación para IB y la obtenida para la con figuración de polarización fija es el término ( + 1) RE. <br /> <br /> <br />Fig. 44. Malla de base-emisor<br /> <br />ACTIVIDAD 1: Explique que ventajas o desventajas tiene el circuito de polarización fija con respecto al circuito de polarización estabilizada en emisor. <br />5.4 Polarización con divisor de voltaje.<br />En las configuraciones polarizadas precedentes, la corriente de polarización ICQ y del voltaje VCEQ eran una función de la ganancia de corriente () del transistor. Sin embargo, ya que  es sensible a la temperatura, especialmente para transistores de silicio, y el valor real de beta normalmente no está bien definido, sería deseable desarrollar un circuito de polarización menos dependiente, de hecho, independiente de la beta del transistor. La configuración de polarización con divisor de voltaje de la figura 45 es una red de ese tipo. Si se analiza sobre una base exacta, la sensibilidad a los cambios en beta es bastante pequeña. Si los parámetros del circuito se escogen apropiadamente, los niveles resultantes de ICQ y VCEQ pueden ser casi totalmente independientes de beta. Recuerde, de las discusiones anteriores, que un punto Q se define por un nivel fijo de ICQ y VCEQ, como se ilustra en la figura 46. El nivel de IBQ se modificará con el cambio en beta, pero el punto de operación sobre las características, definido por ICQ y VCEQ puede permanecer fijo si se utilizan los parámetros apropiados del circuito.<br /> <br />Como se observó anteriormente, existen dos métodos que se pueden aplicar al análisis de la configuración con divisor de voltaje. <br />Fig. 45. Configuración de polarización con divisor de voltaje.<br /> <br />Fig. 46 Definición del punto Q para la configuración de polarización con divisor de voltaje.<br /> <br />Análisis exacto<br />La parte de entrada de la red de la figura 45 puede volverse a dibujar, como se muestra en la figura 3.24, para el análisis de CD. La red de Thévenin equivalente para la red a la izquierda de la terminal de base puede hallarse entonces de la siguiente manera:<br />RTh: La fuente de voltaje se reemplaza por un corto circuito equivalente, como se ilustra en la figura 45:<br /> <br />RTh = R1  R2    <br />ETh: La fuente de voltaje VCC se reintegra a la red y el voltaje Thévenin del circuito abierto de la figura 3.26 se determina Aplicando la regla del divisor de voltaje:<br /> <br />ETh = VR2 = (R2VCC)/ (R1 + R2)     <br />La red de Thévenin se vuelve a dibujar entonces, como se ilustra en la figura 46 ,e IBQ se puede determinar al aplicar en primer lugar la ley de voltaje de Kirchhoff en dirección de las manecillas del reloj para la malla indicada: <br />ETh - IBRTh - VBE -IERE = 0    <br />Sustituyendo IE = ( + 1)IB y resolviendo IB, llegamos a:<br />IB = [ETh-VBE]/[RTh+( + 1)RE]   <br />VCE = VCC - IC(RC + RE)    <br /> <br />La malla de salida es exactamente igual que la de la polarización estabilizada en emisor. Las ecuaciones restantes para VE, VC y VB son también las mismas que se obtuvieron para la configuración polarizada de emisor. <br />Fig. 47. Malla de entrada equivalente para el circuito de polarización por divisor de voltaje.<br /> <br />Análisis aproximado<br />La sección de entrada de la configuración con divisor de voltaje puede representarse por medio de la red de la figura 47. La resistencia R¡ es la resistencia equivalente entre base y tierra para el transistor con un resistor de emisor RE. Recuerde que la resistencia reflejada entre la base y el emisor se define por Ri = ( + 1) RE, Si Ri es mucho mayor que la resistencia R2, la corriente IB será mucho menor que I2 (la corriente siempre busca la trayectoria de menor resistencia) e I2 será aproximadamente igual a I1. Si aceptamos la aproximación de que IB es de 0 amperios comparada con I1 o I2 entonces I1 ≈ I2 y R1 y R2 pueden considerarse elementos en serie. El voltaje a través de R2, que es en realidad el voltaje de base, puede determinarse por medio de la regla del divisor de voltaje (y de aquí proviene el nombre para la configuración). Es decir:<br /> <br />VB = R2VCC / (R1 + R2)     <br />Puesto que Ri = ( + 1) RE ≈ Re la condición que definirá si el enfoque aproximado puede aplicarse será la siguiente:<br /> <br /> RE  10 R2   <br />En otras palabras, si el valor de beta multiplicado por RE es al menos 10 veces el valor de R2, el enfoque aproximado puede aplicarse con un alto grado de precisión. Una vez que se determina VE, el nivel de VE se puede calcular a partir de:<br /> <br />VE = VB - VBE     <br />y la comente de emisor se puede determinar a partir de: <br />IE = VE / RE    <br />ICQ  IE  <br />El voltaje de colector a emisor se determina por:<br />VCE = VCC - ICRC - IERE     <br />pero, ya que IE = IC: <br />VCEQ = VCC - IC(RC + RE)   <br /> <br />Advierta que en la secuencia de los cálculos no aparece beta e IB no fue calculada. El punto Q (como se determina por ICQ y VCEQ) es por tanto independiente del valor de beta.<br /> <br />5.5 El transistor PNP<br />Hasta este punto el análisis se ha limitado exclusivamente a los transistores NPN para asegurar que el análisis inicial de las configuraciones básicas fuera lo más claro posible y sin complicaciones al intercambiar entre diferentes tipos de transistores. Afortunadamente, el análisis de los transistores PNP sigue el mismo patrón establecido para los transistores NPN. El nivel de IB se determina en primer lugar, seguido por la aplicación de las relaciones de transistor apropiadas para determinar la lista, de cantidades desconocidas. De hecho, la única diferencia entre las ecuaciones que se obtienen para una red en la que se ha reemplazado un transistor NPN por otro de tipo PNP es el signo asociado a cantidades particulares.<br />5.6 Nexo: los circuitos de polarización son la piedra angular del análisis de AC del transistor, todo amplificador inicia su desarrollo con la polarización.<br />5.7 Trabajo colaborativo.<br /> En grupos de tres estudiantes realizar los montajes de las polarizaciones vistas en el fascículo y comparar los datos prácticos con los teóricos.<br />Desarrollar los ejercicios impares del capítulo 4 del libro electrónica y teoría de circuitos de Robert Boylestad.<br />5.6 Actividad complementaria.<br />a). Investigar cómo realizar la medición de transistores en el laboratorio, cuales son las fallas que se presentan en transistores y como se identifican.<br />b). Realizar el montaje de cada una de las configuraciones de polarización con un transistor 2n222 y uno 2n3904, haciendo trabajar cada uno en región de corte, región de saturación y región activa.<br />c). Realizar el montaje de la figura con el transistor 2n2222 y asegurar el punto de trabajo en trabajo en región activa. Realizar los cálculos por método aproximado y método exacto.<br />Bibliografia.<br />TEXTO: <br />ELECTRÓNICA TEORÍA DE CIRCUITOS. Robert Boylestad, Louis Nashelsky. Editorial Prentice Hall. 8ª edición. 2010. <br />REFERENCIAS:<br />ANÁLISIS DE CIRCUITOS POR COMPUTADORA USANDO SPICE. David Báez. Prentice Hall. 2ª edición. 2009. <br />MICROELECTRONICS CIRCUITS. Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith. Oxford University Press. 4ª edition. 1999. <br />PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA. Albert P. Malvino. McGraw-Hill. 6ª edición. 1999. <br />FUNDAMENTOS DE LOS SEMICONDUCTORES. Hansjochen Benda. Siemens & Marcombo. <br />FUNCIONAMIENTO DEL DIODO SEMICONDUCTOR. Udo Lob. Siemens & Marcombo. <br />EL TRANSISTOR. Erich Gelder & Karl-Heins Reiter. Marcombo <br />

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