Polarizacin del BJT.Modos de polarizar un transistor bipolar. Polarizacin fija o de base Polarizacin por retroalimentacin del emisor. Polarizacin por retroalimentacin del colector. Polarizacin por divisor de tensin. Se analizaran cada una de las tcnicas de polarizacin antes mencionadas con la intencin de que se utilice la mas adecuada para alguna aplicacin en particular, las cuales puedan ser, eltransistor como interruptor, transistor como fuente de corriente, estabilidad del punto de operacin en un amplificador, etc.INTRODUCCION.Como el transistor es considerado una fuente de corriente dependiente de la corriente de base, podemos deducir que la malla de base es la que polariza al transistor para obtener ciertas caractersticas de corriente y voltaje en la malla de salida, que es donde se obtiene la amplificacin.POLARIZACIN FIJA.

CR CRBR

BR CCV Anlisis en la malla de base:CC BB BEV R i v +CC BEBBV viRRecta de polarizacin.Esta ecuacin representa una recta que en interseccin nos proporciona la corriente de base y la tensin base-emisor de operacin.

Como la variable a controlar es la corriente de colector y esta a su vez depende de la corriente de baseCC BEcBV viR1CCBVRBQIBEQvCCVBiBEvDe esta ecuacin puede notarse que la corriente de colector variara para el mismo diseo debido a la gran variacin de para un transistor, an tratndose del mismo tipo.Anlisis en la malla de colector:CC CC CEV R i v +CC CECCV viRA esta ecuacin se le conoce como recta de carga en C.D. y sobre la que se encuentra el punto de operacin.Con dos puntos conocidos dicha recta puede trazarse, estos puntos son:0CCE CCiCortev V '0CECCCCvSaturacin ViR 'El punto de operacin depende de los parmetros que intervienen en la malla de base.Ejemplos:1. Un transistor tiene una tpica de 100, encontrar los valores adecuados de resistencias para la siguiente condicin de polarizacin:124CCCQV VI mA ??BCRR

BR CRPunto de operacin igual a la mitad de la recta de carga.Solucin:CC BECQBV vIRCC BEBCQV vRI12 0.7(100)4BV VRmA282.5BR K Como el punto Q debe estar situado a la mitad de la recta de carga, entonces:62CCCEQVv V 2CCCVRCCVCEQVCQIQCC CEQCQCV vIRCC CEQCCQV vRI1.5CR K 2. Si el circuito del ejemplo 1, se pretende fabricar en gran escala y dado que el transistor utilizado puede tener una mnima de 60 y una mxima de 180 determine la mxima variacin que experimentara el punto de operacin.Solucin:max maxmax12 0.7(180)282.5CC BEQBQV vIRV VIKmax7.2QI mA A esta corriente le corresponde un min CEQv.min max CE CC CQ Cv V I R min1.2CEQv V min minCC BECQBV vIRmin2.4CQI mA Correspondindole un max CEQv:max12 2.4 (1500 )CEQv V mA max8.4CEQv V La variacin de CQI es:max min CQ QI I I 4.8CQI mA Es decir:2.4 7.2CQmA I mA Esto corresponde a una gran variacin del punto de operacin con respecto al valor nominal proporcionado en el diseo ( 4mA).Esto puede observarse en forma grafica:

Como el punto de operacin es muy inestable, este tipo de polarizacin se evita si queremos que le transistor funcione como amplificador.Su gran inestabilidad es aprovechada para utilizar al transistor como interruptor (electrnica digital).Por ejemplo si el transistor tuviera una de 200 o ms esta produce que el transistor se sature y actu como un interruptor cerrado entre colector y emisor:12 0.7(200)282.5CQV VI37.2mA2.4mA4mAmaxQminQnomQ8.4V 1.2V8CQI mA 0CEQv V Esta configuracin es utilizada cuando se quiere controlar al transistor como interruptor.

POLARIZACIN POR RETROALIMENTACION DEL EMISOR. BR CR BR CR

CCV ER EREste tipo de polarizacin proporciona mayor estabilidad del punto de operacin que la polarizacin fija. El efectodelaretroalimentacinradicaenel hechodequesi poralgunarazn(incrementoenpor ejemplo)CIincrementa, entonces el voltaje en ERaumenta, lo que a su ves produce decremento en la tensindeBR. Si el voltajedeBRdisminuyeentoncesBIdisminuyelocual obligaaqueCIse decremente. Se concluye que el incremento original de CI queda parcialmente balanceado.El razonamiento anterior parece bueno, pero como se demostrar en los anlisis respectivos, el circuito no trabaja adecuadamente para valores prcticos de resistencia.4BRCRAnlisis de malla de colector:( )CC CC CE EEE CCC C C E CEV R i v R ii iV i R R v + + + +CC CECC EV viR R+ Ecuacin de la recta de carga.00CCE CCCECCCC ECortev VvSaturacin ViR R ''+

Anlisis en la malla de base:1CC BB BE EEEBV R i v R iii + ++1BCC E E BERV i R v _ + + + ,1CC BEEBEV viRR++E Ci i adems1 ?CC BECBEV viRR+Recta de polarizacin.Ci depende una vez mas de .Para que Ci sea casi independiente de :BERR =para que CC BECEV viRSi esta desigualdad se cumple entonces el transistor se satura puesCC BE CCCsatE C EV v VIR R R _ > + ,Por ejemplo si BR tuviera igual a CR entoncesCC BECC EV vIR R+El valor de Ci se aproxima al valor de la CI de saturacin, por lo que puede concluirse lo siguiente:Si BR se hace un poco menor que CR ,entonces el transistor se satura.Ejemplos:3. Para el circuito de polarizacin mostrado, determinar los valores adecuados de resistencia para que se establezca la siguiente condicin de polarizacin:46100CQCEQI mAV V

BR CR 12CCV V

110E CCv V (Se elige arbitrariamente).ERSolucin:5CCC EVR R +CCVCCV1.24E EEQ CQEV VRI IVRmA V VR RBBQ CQV VRI I 300ER 12 6 1.24CR CC CEQ ECCQ CQCV V v VRI IV V VRmA 1.2CR K CC BE EBCQV v VRI 12 0.7 1.2(100)4BV V VRmA 252.5BR K 4. Si el circuito del ejemplo 3, se pretende fabricar en gran escala y el tipo de transistor utilizado tiene una min60 y una max180 , determine la variacin en la corriente de colector.Solucin: minminCC BECQBEV vIRR+min12 0.7252.530060CQV VIK+ min2.51CQI mA max min( )CEQ CC CQ C Ev V I R R +max8.24CEQv V maxmaxCC BECQBEV vIRR+max6.64CQI mA min2.05CEQv V

4.13CQI mA Problema:Que valor mnimo de debe tener un transistor que colocado en el circuito de polarizacin del ejemplo 3, produzca su saturacin.Solucin:6CCVCCVminQnomQminQnomQmaxQminQ6.6442.512.056 8.48CCCsatC EVI mAR R +2.4sat E satV RI V Bsat sat BEsatV V v +2.4 0.7 3.1BsatV V V V + BsatR CC BsatV V V 8.9BsatRV V BsatRBsatBVIR35.25BsatI A 835.25mAA227 Cualquier valor mayor de a 227 produce que el transistor se sature en el circuito.POLARIZACION POR RETROALIMENTACION DEL COLECTOR. CR

BR

Este circuito trabaja de la siguiente manera: Si aumenta, entonces Ciaumenta, provocando que CEvdisminuya, esto a su vez produce un decremento en la tensin de BR.Como el voltaje de BRdisminuye,la corriente de base se hace mas pequea que le calor inicial,esto compensa el incremento en la corriente de colector.Unapropiedadinteresantede este tipo de polarizacin es que el transistor nunca se satura aun cuando BR sea igual a cero. A medida que BR va disminuyendo el punto de operacin Q se desplaza hacia saturacin, pero sin llegar a ella, ya que CEv nunca puede ser menor a 0.7V. La base y el colector es un mismo punto cuando 0BR y el transistor funciona en este caso como un diodo.7Anlisis en la malla de base:CC EE BB BEV R i R i v + +1BCC E C BERV i R v _ + + + ,1CC BEEBCV viRR++Recta de polarizacin.Como E Ci i y1 ?CC BECBCV viRR+Anlisis en la malla de colector:CC CE CEV R i v +CC CEECV viRCC CECCV viRRecta de carga

Puede notarse queCCCsatCVIRy que cuando 0BR maxCC BECCV vIRcomo max C CsatI I < en transistor nunca se satura.Ejemplo:5. Polarizar el transistor segn circuito de tal modo que:4CQI mA 6CEQv V 100 12CCV V Solucin:CC CEQCCQV vRI64CVRmA1.5CR K CC BECQBEV vIRR+Despejando para BR encontramos el valor necesario, sin embargo resulta muy sencillo utilizando ley de OhmB BR RBBQ CQV VRI I CCC R BEBCQV V vRI 12 0.6 0.7(100)4BV V VRmA 132.5BR K 8CCCVRCCVPOLARIZACION POR DIVISION DE TENSION. Este tipo de polarizacin es la ms ampliamente utilizada en circuitos lineales, por este motivo algunas veces se le conoce como polarizacin universal.Las resistencias 1R y 2R forman un divisor de tensin del voltaje CCV La funcin de esta red es facilitar la polarizacin necesaria para que la unin base-emisor este en la regin apropiada.Este tipo de polarizacin es mejor que las anteriores, pues proporciona mayor estabilidad del punto de operacin con respecto de cambios en .

2R CR 2R

CR CCV

1R ER

1R ERAnlisis en la malla de base:En la terminal de base existen dos mallas por lo que se empleara el teorema de Thvenin para simplificar a una sola malla, como se ve en la siguiente figura: CR

BR

ER

BBVdonde 1 2 BR R R Py11 2BB CCRV VR R+Al aplicar LVK en la malla de base:BB BB BE EEV R i v R i + +1EBii+1BBB E E BERV i R v _ + + + ,1BB BEEBEV viRR++Como C Ei i y 1 ? entonces:BB BECBEV viRR+A temperatura ambiente Ci depende nicamente de. Si queremos que Ci sea casi independiente de es necesario queBERR =9para que BB BECEV viRpor ejemplosi(100)BERRoloquees lo mismo 1100B ER R resulta que (1.01)BB BECEV viRlo cual se aproxima a la corriente deseada BB BECEV viREl precio que se paga por tener esta estabilidad es tener valores deBRdemasiadobajos ya que 1100B ER R . Valores bajos deBRson inconvenientes cuando el circuito de polarizacin forma parte de mi amplificador como se vera mas adelante.Por el momentobastaraconque110B ER R haciendo con esto que la corriente de colector sea (1.1)BB BECEV viREsto asegura que el transistor queda bien polarizado, con una corriente de emisor constante y que el punto de operacin no cambiara de manera significativa si se sustituye el transistor por otro con una distinta. Anlisis en la malla de colector:LVKCC CC CE EEV R i v R i + + 1como C Ei i y 1 ? CC CECC EV viR R+ 1 Verse anlisis en malla de colector en polarizacin por retroalimentacin del emisor.La corriente de colector en saturacin es CCCsatC EVIR R+ypuede notarse que si 0BR entoncesBB BECEV vIReste valor de corriente nunca satura al transistor.10CCCVRCCV1C EmR R +CCCVREjemplo:6. Polarizar un transistor mediante la tcnica de polarizacin por divisin de tensin de acuerdo con los siguientes datos:12CCV V

4CQI mA 110E CCV V 110B ER R 40 180 (Punto de operacin a la mitad de la recta de carga, es decir: 12CEQ CCV V )Solucin:

EEEQVRI

EECQVRI

300ER CR CC CEQ ECCQ CQV V v VRI I 1.2CR K como BERR = la peor condicin se cumple cuando es mnima

min110B ER R 1.2BR K El voltaje BBV necesario esBBB CQ E BERV I R v _ + + ,2.02BBV V Para determinar 1R y 2R tenemos el siguiente sistema de ecuaciones con dos incgnitas11 2BB CCRV VR R+1 21 2BR RRR R+Multiplicando la primera ecuacin por 2R, tenemos1 221 2BB CCR RV R VR R+o lo que es lo mismo2 BB B CCV R R V 2CCBBBVR RV27.13 R K Para encontrar 1R, partimos de hecho de que1 21 1 1BR R R +1 21 1 1BR R R 11 1BBB CC BVR R V R 11CC BBCC BV VR V R1CC BCC BBV RRV V112RCRER1R11BBBCCRRVV11.44 R K Con esto el transistor queda bien polarizado para 4CQI mA y 6CEv V adems varia muy poco, para cuando vari en todo su intervalo.Ejemplo:7. Determinar la variacin de CQIpara el diseo del ejemplo 6 si cambia en todo su intervalo de variacin.Solucin:4CQI mA cuando 40 para 180 , tenemos:BB BECBEV viRR+4.3CQI mA max min CQ CQ CQI I I 0.3CQI mA Con lo cual se demuestra que el punto de operacin es bastante estable.12