Transistor de union bipolar

Característica iC-vCE v

Curva Característica del Transistor de Unión Bipolar
Figura 15 (a) Circuito conceptual para medición de iC-vCE característicos del 15. v BJT. (b) curva característica práctica iC-vCE del BJT.
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Punto de operación
El punto de operación del BJT en activo determina los valores IC y VCE a los cuales se encuentra el transistor. Para un valor determinado de VBE laFigura 16 muestra un punto Q equilibrado, la Figura 17 muestra los efectos de una incorrecta polarización.

Efecto Early1
Cuando el BJT se opera en la región activa, la ecuación p g , iC = I S evBE /VT muestra que iC tiene dependencia únicamente de vBE, sin embargo, no existe una dependencia del voltaje vCE. El BJT sí tiene una dependencia del vCE la cual queda expresada como un efecto resistivoentre el colector y el emisor, llamado efecto Early donde V ro = A IC La ecuación de corriente de colector que incluye el efecto de ro queda expresada como ⎛ V ⎞ iC = I S evBE /VT ⎜1 + CE ⎟ 32 VA ⎠ ⎝

Figura 16. Punto de operación Q adecuado Figura 17. Punto Q incorrecto
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Modelo equivalente
El modelo equivalente de g q gran señal del BJT q queda expresado en la Figura 18, donde se le haagregado la resistencia de salida ro debida al efecto Early

EL BJT EN PEQUEÑA SEÑAL
Figura 18. Circuito de modelo equivalente a gran señal (a) iC controlada por vBE , (b) iC controlada por ganancia de emisor común
Nota: El efecto Early es permanente, inclusive en los modelos de pequeña señal
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El BJT como amplificador
vBE = VBE + vbe iC = I S evBE /VT iC = I S e iC = I S e
(VBE +vbe ) /VT
VBE /VT

Transconductancia
I iC = I C (1 + vb / VT ) = I C + C vb be be VT Se puede decir que

iC = I C + ic donde I ic = C vbe VT ⎛I ⎞ La relación ⎜ C ⎟ se define como transconductancia g m ⎝ VT ⎠ ∴ ic = g m vbe Matemáticamente la transconductancia del BJT

e

vbe /VT

iC = I C evbe /VT
Figura 1 a) Circuito conceptual para operar el BJT 1. como amplificador, b) Polarización.(

)

Si se considera que vbe ⎛ v ⎞ iC = I C ⎜1 + be ⎟ ⎝ VT ⎠

VT (pequeña señal), el exponencial se puede

aproximar como una serie truncada en el segundo término
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se define como g m =

∂iC ∂vBE

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iC = I C

Resistencias de pequeña señal
Resistencia de base
iB = iC

Reflejo de resistencia
+

Resistencia de emisor
= I B + ib

β

=

I C + ic

β

=IC

β

+

β

ic

iE =

α

iC

=

I C + ic

α

=

IC

α

α

ic

vbe = rπ ⋅ ib vbe = re ⋅ ie rπ ⋅ ib = re ⋅ ie ⎛i ⎞ rπ = re ⎜ e ⎟ ⎝ ib ⎠

= I E + ie

∴ ib =

g m vbe

β

⇒

ib g = m vbe β

∴ ie =

g m vbe

α

⇒

ie g = m vbe α

La relación vbe - ie produce una resistencia

La relación vbe - ib produce una resistencia

β vbe = = rπ ib gm
rπes la resistencia de entrada de pequeña señal, vista desde la base. V rπ = VT = T IC IB

vbe α = = re ie gm re es la resistencia pequeña señal entre p q la base y el emisor vista desde el emisor. α V re = VT = T IC IE como α ≅ 1, re = 1 gm
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β

Figura 2 La resistencia de pequeña señal es una 2. resistencia dinámica cuyo valor depende de las condiciones de polarización y de donde se vea.Las ecuaciones para el voltaje vbe muestran que las resistencias son un reflejo. La resistencia rπ es el reflejo (β +1) veces la resistencia re.

rπ = re ( β + 1) o re = rπ ( β + 1)
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Ganancia
vC = VC − g m vbe RC Si se considera vc = − g m vbe RC Entonces vC = VC + vc ∴ vc = − g m RC vb be

Operación lineal
Figura 4. Operación del BJT bajo condiciones de pequeña-señal: Una pequeña señalvbe con forma de onda triangular está superimpuesta en un voltaje d CD d valor lt j de de l VBE. Esto produce en el colector una corriente ic, también con forma de onda triangular, superimpuesta en la corriente de colector IC.
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vC = VCC − iC i RC

vC = VCC − ( I C + ic ) RC vC = (VCC − I C RC ) − ic RC

Esta relación es conocida como ganancia de voltaje Av = vc = − g m RC vbe...