Fundamentos del transistor bipolar

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FUNDAMENTOS DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES
Los objetivos de este tema serán los siguientes:
* Saber por qué un circuito con polarización de base no es el más adecuado para trabajar en circuitos amplificadores.
* Identificar el punto de saturación y el punto de corte para un circuito con polarización de base.
* Calcular el punto Q (punto de trabajo) para un circuito con polarización debase.
* Dibujar un circuito con polarización de emisor y explicar por qué trabaja bien en circuitos amplificadores.
* Indicar cómo realizar pruebas a los transistores fuera y dentro de los circuitos.
Variaciones de la ganancia de corriente
Dispersión de valores en la fabricación
Variación de la Temperatura
Variación de Ic
Debido a las tolerancias de fabricación, la ganancia decorriente de un transistor puede tener un intervalo de variación hasta de 3 a 1 cuando se cambia de un transistor a otro del mismo tipo.
Ejemplo: 2N3904     IC             hFEmín            hFEmáx
                                      10mA       100                300
En este ejemplo se ve que el rango de valores en el que varía la ganancia de corriente (hFE = cc), es desde 100 a 300. Esta variaciónes debida principalmente por estas tres causas:
Dispersión de valores en la fabricación
Debido a la fabricación en el catálogo nos dicen que esta es la relación entre el mejor y el peor transistor 3:1 (300 y 100).
En el catálogo tenemos esta gráfica:

Variación de la Temperatura
En el catálogo nos dicen que la variación es de 55 ºC a 150 ºC (más o menos de 3:1). Cogeremos la curva de 25 ºCpues trabajamos a temperatura ambiente.

Variación de Ic
Tenemos que el rango es de 35 a 100, más o menos 3:1 también.

Es imposible controlar el valor exacto de hFE. El mejor transistor tiene 27:1 (3:1 x 3:1 x 3:1). Varía muchísimo, no se puede controlar el cc que va a tener en la realidad.
Ejemplo: 2N3904A este subíndice indica lo mejor o peor que es el transistor.

Circuito depolarización de base
Simulación

Malla de entrada:

Recta de carga (malla de salida):

Hemos dicho que el transistor podía trabajar como un amplificador y también como un conmutador:
* Conmutación: SATURACIÓN y CORTE.

* Amplificación: ACTIVA.

Como hemos dicho anteriormente, el valor de IB depende de la RB, por lo tanto podemos controlar la posición del punto Q variando el valor de laRB.

Analicemos brevemente la estabilidad de este circuito de polarización de base.

Vemos que la cc puede variar por varias razones, por lo tanto el punto Q es inestable.
Ejemplo: cc = 150
IB = 30 A
IC = 150 30 = 4,5 mA
VCE = 1,5 V
Ejemplo: cc = 50
IB = 30 A
IC = 50 30 = 1,5 mA
VCE = 10,5 V
Vemos que al variar la beta varia la VCE, por lo tanto la posición del punto Q.Simulación
En este applet podemos ver la recta de carga en continua de un transistor npn con polarización de base..
Cada vez que se introduzcan nuevos datos hay que pulsar el botón "Calcular".
En el área de "Resultados" podemos ver todas las corrientes del transistor, al igual que las tensiones.
El applet también nos dirá si el transistor esta trabajando en la zona activa, corte o saturación.Podemos variar la escala de la gráfica modificando la "escala del eje y".
Para realización de esta simulación se han tomado estas equivalencias:
VBB = Vbb Vbe = 0,7 V RE = Re RB = Rb RC = Rc  = Beta
VCB = Vcb VCE = Vce = 0,7 V IB = Ib =Ibase IC = Ic =Icolector VCC = Vcc
 
El transistor en conmutación

Tenemos un interruptor en posición 1,abierto:
 IB = 0
 IC = 0 CORTE (el transistor no conduce)
Recta de carga:

Esto era lo ideal, lo exacto sería:

Pero para electrónica digital no tiene mucha importancia ese pequeño margen, por lo tanto se desprecia.
Interruptor en posición 2:

Finalmente tenemos una gráfica de la siguiente forma:

Aplicación: Si tenemos en la entrada una onda cuadrada.

Me invierte la Vsal, invierte...
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