transistor de union bipolar bjt
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REPRESENTACIÓN DE UN TRANSISTOR BJT
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MODOS DE OPERACIÓN DEL BJT
Debido a que el transistor BJT se encuentra formado por dosuniones pn:
1) la unión entre emisor y base (EBJ)
2) la unión entre colector y base (CBJ)
Según la condición de polarización (directa o inversa) de cadauna de las uniones, el transistor opera en alguno de lossiguientes modos:
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OPERACIÓN DEL TRANSISTOR NPNEN MODO ACTIVO
1) Polarizar las uniones EBJ en directa y la CBJ en inversa
2) La polarización directa en EBJ ocasiona una corriente formadapor electrones inyectados del emisor a la base y huecosinyectados de la base al emisor.
3) Un pequeño número de electrones inyectados del emisor a labase se recombinan con los huecos del material P.
Electrones
InyectadosDifusión de
electrones
Electrones
colectados
Polarizada inversamentePolarizada directamente
Huecos inyectados Electrones
recombinados
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4) La mayoría de los electrones de difusión pasan a traves de la base para llegar a la unión entre colector y base CBJ.
5) Debido a la polarización en la CBJ los electrones serán barridos de la región de agotamiento y pasan al colector.
6) Los electrones recolectados que llegan de la base se registran como corriente del colector.
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OPERACIÓN DEL TRANSISTOR NPNEN MODO ACTIVO
Electrones
InyectadosDifusión de
electrones
Electrones
colectados
Polarizada inversamentePolarizada directamente
Huecos inyectados Electrones
recombinados
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OPERACIÓN DEL TRANSISTOR PNPEN MODO ACTIVO
1) Polarizar las uniones EBJ en directa y la CBJ en inversa
2) La polarización directa en EBJ ocasiona una corriente formadapor huecos inyectados del emisor a la base y electronesinyectados de la base al emisor.
3) Un pequeño número de huecos inyectados del emisor a la basese recombinan con los electrones del material N.
Huecos Inyectados Difusión de huecos Huecos colectados
Polarizada inversamentePolarizada directamente
Electrones
inyectadosHuecos
recombinados
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OPERACIÓN DEL TRANSISTOR PNPEN MODO ACTIVO
Huecos Inyectados Difusión de huecos Huecos colectados
Polarizada inversamentePolarizada directamente
Electrones
inyectadosHuecos
recombinados
4) La mayoría de los huecos de difusión pasan a traves de la base para llegar a la unión entre colector y base CBJ.
5) Debido a la polarización en la CBJ los huecos serán atraídos de la región de agotamiento y pasan al colector.
6) Los huecos recolectados que llegan de la base se registran como corriente del colector.
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SÍMBOLOS DE LOS TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR
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RELACIÓN DE CORRIENTES
• Por ley de corrientes de Kirchhoff tenemos:
• La corriente de colector se puede aproximar por:
• Para un transistor en modo activo se cumple que:
• ALFA (Ganancia de corriente de emisor común)
• BETA (Ganancia de corriente de base común)
BCEIII
ECII
EBII
E
C
DCI
I
B
C
DCI
I
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CONEXIÓN EN EMISORCOMÚN
VBB es la fuente de tensión de la
base.
VCC es la fuente de tensión del
colector.
VBE es la tensión entre los puntos
de la base y emisor.
VCE es la tensión entre los puntos
del colector y emisor.
ECCEVVV
BCCBVVV
EBBEVVV
Circuito de la base
Circuito del colector
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IB
VBE
CURVA CARACTERÍSTICADE ENTRADA
B
BEBB
BBEBBBBR
VVIVRIV tanto lo por 0
Circuito de la base
IB
• Debido a que es un diodo la unión Base-Emisor la curvacaracterística de entrada es la de un diodo.
• Por ley de ohm, determinamos la IB del circuito de base
Ak
VVI
B13
100
7.02 sSustituimo
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CURVA CARACTERÍSTICADE SALIDA
• Debido a que se pueden variar los valores de las fuentes VBB y VCC,esto cambia los valores de IC y VCE en función de la IB
IB IC
• Por ejemplo, si cambiamos VBB para fijar una IB=10
microamperes, entonces se puede variar VCC para medir los
valores de IC y VCE
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CONTINUACIÓN…Explicar con la formula de IB
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MODELOS DEL TRANSISTOR BJT
Dispositivo Original
Aproximación IdealAproximación con caída
de Voltaje Constante
VBE=0 VBE=0.7
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POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
Desde el punto de vista de la aplicación del transistor existen2 formas de establecer el punto de trabajo de un transistor:
– Polarización de base
Útil en circuitos de conmutación.
El punto Q es muy sensible cambios de la ganancia decorriente (BETA)
– Polarización de emisor
Útil en circuitos amplificadores.
El punto Q es inmune a cambios de la ganancia decorriente (BETA)
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POLARIZACIÓN DE BASE• Consiste en establecer un valor constante para la corriente de
base. Ejemplo:
B
BEBB
BBEBBBBR
VVIVRIV 0
1. Del circuito de base tenemos:
AM
VVI
B3.14
1
7.0151 M
dc=100
3. Del circuito de colector tenemos:
CCCCCECECCCCRIVVVRIV 0
VkmAVVCE
7.10343.115B
C
DCI
I
2. Como dc esta dada por:
mAAIIBDCC
43.1)3.14(100
despejamos IC :
4. El punto Q vale: IC = 1.43mA
VCE = 10.7V
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RECTA DE CARGA• La recta de carga es útil porque contiene todos los puntos de
trabajo posibles del transistor, incluyendo el punto de saturacióny el punto de corte.
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PUNTO DE SATURACIÓN• Punto de Saturación:
Se presenta cuando la resistencia de base es muy pequeña por loque hay un exceso de corriente de colector y la tensión decolector a emisor tiende a cero (el transistor se SATURA).
mAk
V
R
VI
C
CC
satC5
3
15)(
1. Del circuito de colector tenemos:
La corriente de saturación nos
indica la máxima corriente que
puede circular por el colector.
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PUNTO DE CORTE• Punto de Corte:
Se presenta cuando no hay corriente en la base del transistor por loque hay una corriente de colector muy pequeña (debida a losportadores minoritarios) y la tensión de colector a emisor es elvalor de la fuente de tensión del colector.
VVV CCcorteCE 15)(
1. Del circuito de colector tenemos:
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PUNTO DE TRABAJO DEL BJT• La recta de carga se obtiene calculando la
corriente de saturación y la tensión de corte. Unavez obtenidos se dibujan estos puntos en los ejescorrespondientes y se unen por una recta (RECTADE CARGA).
• ¿Qué pasa si el valor de dc cambia? Por ejemplo,suponga que tenemos un circuito polarizado por labase, donde sustituimos al transistor por otrostransistores con diferentes valores de dc
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FLUCTUACIÓN DEL PUNTO Q• Los calculos obtenidos son los que se muestran en la
siguiente figura. (DESARROLLO EN CLASE)
dc=100, 50 y 150
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EL TRANSISTOR COMO INVERSOR• La polarización de base es muy empleada en circuitos digitales,
debido a que emplea al transistor como conmutador. Por ejemplo:
dc=100
RB a RC = 10:1
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BIBLIOGRAFÍA
• Principios de Electrónica Sexta EdiciónAlbert Paul MalvinoMcGraw Hill
• Circuitos MicroelectrónicosCuarta EdiciónSedra/ SmithOxford
• Diseño Electrónico de Circuitos y SistemasTercera EdiciónC.J. Savant Martin S.Roden Godon L. CarpenterPrentice Hall