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Transistor BJT
Electrónica Analógica
Cuadro de tipos de transistores
BIPOLARES
NPN
PNP
EFECTO DE
CAMPO
UNIÓN
METAL-OXIDO-
SEMICONDUCTOR
CANAL N (JFET-N)
CANAL P (JFET-P)
CANAL N (MOSFET-N)
CANAL P (MOSFET-P)
TRANSISTORES
* FET : transistor de efecto de campo
* BJT : transistor de unión bipolar
Construcción BJT
BJT están constituidos por tres capas. Están formados por
2 tipos de Silicio, además de que son elementos
amplificadores de corriente.
Un diodo surge al unir un material N con uno P, el
transistor surge de una unión de tipo NPN, o bien PNP.
N+ P
N-
C
E B
BJT
La región de la base está ligeramente dopada y es muy
delgada en comparación con las regiones del emisor,
excesivamente dopada, y la del colector, moderadamente
dopada
Polarización BJT
La unión base-emisor (BE) está polarizada en directa y la
unión base-colector (BC) polarizada en inversa. Esta
condición se llama polarización en directa-inversa.
Flujo de electrones en el BJT
Parámetros del BJT
𝛽𝐶𝐷 = 𝐻𝐹𝐸 =𝐼𝐶𝐼𝐵
𝛼𝐶𝐷 =𝐼𝐶𝐼𝐸
𝛽𝐶𝐷 =20 a 200
𝛼𝐶𝐷 =0,95 a0,99
Parámetros del BJT
Modelo en CD de un transistor
El BJT que no está en saturación puede ser considerado
un dispositivo con una corriente en el circuito de entrada
y una fuente de corriente dependiente en el circuito de
salida
Ejercicio
Determine 𝐼𝐶 , 𝐼𝐸 , 𝐼𝐵 , 𝑉𝐵𝐸 , 𝑉𝐶𝐸 , 𝑉𝐶𝐵 Dado 𝛽𝐶𝐷 = 150
Curvas características de Colector
Se puede generar un conjunto de curvas características
del colector que muestren cómo varía la corriente en el
colector, IC, con el voltaje en el colector con respecto al
emisor, VCE, con valores especificados de corriente de
base, IB. VBB como VCC son fuentes de voltaje variable.
Curvas características de Colector
VBB ajustado para producir una corriente de base IB,
VCC=0
Union BE y BC polarizados en directa B=0.7V, C=E=0V
circula corriente por el emisor debido a trayectoria de
baja impedancia
Cuando ambas uniones están polarizadas en directa, el
transistor se encuentra en la región de saturación de su
operación
Saturación es el estado de un BJT en el cual la corriente
en el colector alcanza un máximo independientemente de
la corriente en la base.
Curvas características de Colector
VCC incrementa, VCE incrementa a la medida que IC lo
hace ya que VCE < 0,7V polarización directa
Si VCE>0.7, la unión BC se polariza en inversa, y el
transistor entra a la región lineal o activa de su operación
IC se nivela y permanece esencialmente constante para
un valor dado de IB a medida que VCE continúa
incrementándose
Cuando VCE alcanza un voltaje suficientemente alto, la
unión BC polarizada en inversa entra en la condición de
ruptura, y la corriente de colector se incrementa con
rapidez
Curvas características de Colector
Curvas características de Colector
Se produce una familia de curvas características cuando
IC contra VCE se traza para varios valores de IB
Cuando IB = 0, el transistor se encuentra en la región de
corte, aunque existe un corriente de fuga muy pequeña
en el colector, como se indica.
Corte es el estado de no conducción de un transistor. La
cantidad de corriente de fuga en el colector con IB = 0
está exagerada en la gráfica
Curvas características de Colector
Recta de carga de CD
La recta de carga de cd es trazada sobre una familia de
curvas que conecta el punto de corte y el punto de
saturación. La parte inferior de la recta de carga se
encuentra en el punto de corte ideal donde IC = 0 y VCE
= VCC. La parte superior de la recta de carga se
encuentra en el punto de saturación donde IC = IC(sat) y
VCE = VCE(sat). Entre el punto de saturación y el punto
de corte a lo largo de la recta de carga se encuentra la
región activa de la operación del transistor
Recta de carga de CD
VCE(sat) para un transistor ocurre en alguna parte
debajo de la inflexión de las curvas de colector y
normalmente es de sólo unos cuantos décimos de un
volt.
Amplificador de voltaje
Amplificación es el proceso de incrementar linealmente la
amplitud de una señal eléctrica y es una de las
propiedades importantes de un transistor.
Un BJT presenta una ganancia de corriente (llamada HFE).
Cuando se polariza un BJT en la región activa (o lineal), la
unión BE tiene baja resistencia debido a la polarización en
directa y la unión BC tiene una alta resistencia debido a la
polarización en inversa.
Amplificador de voltaje
Vb=Ie*r’e
VC=Ic*RC
VC=Ie*RC
𝐴𝑉 ≅𝑉𝑐𝑉𝑏
=𝐼𝑒 ∗ 𝑅𝐶𝐼𝑒 ∗ 𝑟
′𝑒=𝑅𝐶𝑟′𝑒
Conmutación
Punto de Operación
Se debe ajustar el punto de operación en cd de modo
que las variaciones de la señal en la terminal de entrada
se amplifiquen y reproduzcan con precisión en la terminal
de salida.
Cuando se polariza un transistor se establece el voltaje
de cd y los valores de corriente. El punto de operación
en cd, IC y VCE tienen valores especificados. El punto de
operación en cd a menudo se conoce como punto Q.
POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES
La polarización establece el punto de operación en cd
(punto Q) para la operación lineal apropiada de un
amplificador. Si un amplificador no se polariza con voltajes
de cd correctos a la entrada y salida, puede irse a
saturación o a corte cuando se aplique una señal de
entrada
POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES
Puntos de trabajo sobre la recta de carga
Recta de carga en cd
La operación en cd de un circuito con un transistor se
describe gráficamente con una recta de carga en cd. Ésta
es una recta sobre las curvas características desde el
valor de saturación donde IC = IC(sat) sobre el eje y
hasta el valor de corte donde VCE = VCC sobre el eje x.
El circuito externo (VCC y RC) determina la recta de
carga, no el transistor mismo
Ejercicio
Determine el punto Q y trace la recta de carga en cd.
Determine el valor pico máximo de la corriente en la
base para operación lineal. Suponga HFE=200.
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
POLARIZACIÓN FIJA: Se puede obtener una variación si a R1 le llega un voltaje Vi diferente de Vcc.
+VCC – IB *RB – VBE=0
VCE = 0
En saturación RB puede conectarse a un voltaje
diferente de VCC en caso de que la
configuración demande un voltaje
diferente
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
POLARIZACIÓN FIJA:
+VCC – IB *RB – VBE – IE*RE=0
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR CON DIVISIÓN DE VOLTAJE:
Req=R1||R2 Vth = Voltaje en R2 aplicando teoría de partidor de tensión
ANALISIS EXACTO ANALISIS APROXIMADO
la condición que definirá si se
puede aplicar el método
aproximado es
Y se aplicará:
VR2= VB
VR2= VB
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
CON REALIMENTACIÓN AL COLECTOR:
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
Emisor común
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
Base común
La configuración en base común se diferencia en que la señal
aplicada está conectada al emisor y la base está en, o un poco
arriba, del potencial de tierra.
Es una configuración bastante popular porque en el dominio de
CA tiene una muy baja impedancia de entrada, una alta impedancia
de salida y una buena ganancia.
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
Base común
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
Ejercicios
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Cuando P1 está en la posición 2 IC =
40mA, para cuando VCE = 1/3Vcc
Caso contrario VCE=2/3
• Datos:
• Vcc = 12V
• HFE = 120
Ejercicios
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Datos:
G1=8 G2 = 2
HFEQ2=250 HFEQ3=250
IC2=10mA IC3=35mA
VCE =
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Datos:
Foco 12V/100W luz intensa
LDR con luz ≈200Ω
LDR sin luz ≈5000Ω
VCC=12V
EJERCICIOS
Ejercicios
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Datos:
Foco 12V/100W luz intensa
LDR con luz ≈200Ω
LDR sin luz ≈5000Ω
VCC=12V
CÓMO FUNCIONARÍA?
CUÁL ES LA MEJOR SOLUCIÓN?
Ejercicios
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Datos:
Foco 12V/100W luz intensa
LDR con luz ≈200Ω
LDR sin luz ≈5000Ω
VCC=12V
CÓMO FUNCIONARÍA?
CUÁL ES LA MEJOR SOLUCIÓN?
TRANSISTOR DARLINGTON
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
IB2 = IB1+ IC
IC2 = IB2 * β2
IC2 = (IB1+ IC)* β2
IC2 = (IB1+ IB1* β1)* β2
IC2 = IB1(1+ β1)* β2
IC2 / IB1= (1+ β1)* β2
IC2 / IB1≈ β1* β2
MULTIVIBRADORES
BIESTABLE
AESTABLE
MONOESTABLE
BIESTABLE
También llamado circuito de memoria, en este esquema
uno de los transistores debe empezar cerrado por lo que
se le otorga mayor garantía
Se tiene dos pulsantes, para pasar de estado se hace que
el potencial que existe en BE sea 0V por lo que dejara de
circular corriente de colector y se accionara la otra parte
del circuito
AESTABLE
Es un circuito oscilador que genera una onda cuadrada
que puede ser de frecuencia fija o variable, la forma de
onda cuadrada se consigue en los colectores de los
transistores
El tiempo que se demore los transistores abiertos o
cerrados es otorgado por T=R*C*0.7
La resistencia que carga a los condensadores es la
resistencia de base del transistor que esta en corte
MONOESTABLE
Es la unión de dos circuitos biestable y aestable
Existe un pulsante el cual cuando es activado se cierra el
transistor por el tiempo determinado por T=R*C*0.7, y
regresa a la posición de reposo del circuito
CIRUITO ?
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Q1 FUNCIONA ->Q2 NO FUNCIONA
Datos:
G1=8 G2 = 3
G3 = 8
HFE1=200 HFE=200
HFE=200
IC1=15mA IC3=25mA
CIRUITO ?
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Q1 FUNCIONA ->Q2 NO FUNCIONA
Datos:
G1=8 G2 = 3
G3 = 8
HFE1=200 HFE=200
HFE=200
IC1=15mA IC3=25mA
satIB
satIBRCVBEVccRB
RBsatIBRCsatIBVcc
VBEVRBVRCVcc
AAGIBsatIB
AmA
HFE
ICIB
mAIC
VccRC
1
112
7.01121
12
600875111
75200
15
1
11
33033.33315
5
11
kkmA
mARB 8.684.6
6.0
6.03307.051
CIRUITO BIESTADO
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Q2 FUNCIONA ->Q1 NO FUNCIONA
Datos:
G1=8 G2 = 3
G3 = 8
HFE1=200 HFE=200
HFE=200
IC1=15mA IC3=25mA
mAGIBsatIB
AmA
HFE
ICIB
1333
125200
25
3
33
Si RC1 = RC2, entonces la
corriente que atraviesa a
ambas es de 15mA
CIRUITO BIESTADO
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Q2 FUNCIONA ->Q1 NO FUNCIONA Datos:
G1=8 G2 = 3
G3 = 8
HFE1=200 HFE=200
HFE=200
IC1=15mA IC3=25mA
kkRB
kA
ARB
satIB
VsatIBRBsatIBRCVcc
VBEVRBVRCVcc
AAGIBsatIB
AmA
HFE
ICIB
mAmAmAIC
satIBIRCIC
satIBICIRC
mAIRCIC
20145.202
145.20210
2103307.052
2
7.02221
21
210370222
70200
14
2
22
141152
322
322
1521
kkmA
RCsatIB
VBEVccRB 9.397.3330
1
7.052
33
CIRUITO ?
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Q2 FUNCIONA ->Q1 NO FUNCIONA Y VICEVERSA
Q1=Q2 G1>G2
CIRUITO ?
ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1
Q2 FUNCIONA ->Q1 NO FUNCIONA Y VICEVERSA
Inicia funcionando aquel que por características de
construcción posee mayor β.
Q1=Q2 G1=G2
Gracias por su atención
