Transistores

LABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN I.
PRÁCTICA 4: AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR.
1. MODELO PSPICE DEL TRANSISTOR BIPOLAR.
El modelo más simple del transistor
bipolar según PSPICE se representa en la
figura 1. Consiste en una modificación del
modelo de Ebers y Moll, más adecuada
para el cálculo de circuitos. Se considera
que, básicamente, un transistor es una
fuente de corrientecontrolada por corriente.
Las expresiones de IBE1 e IBC1 son:

C
Ibc1/BR
B

Ibe1-Ibc1
Ibe1/BF



V
I BE1 = IS  exp BE − 1
Vt



(1a)



V
I BC1 = IS  exp BC − 1
Vt



(1b)

E

Figura 1. Esquema del modelo
PSPICE del transistor bipolar.

donde IS, BF y BR son parámetros PSPICE.
En polarización activa VBC es negativa y, dado que IS es muy pequeña, sepuede
considerar despreciable el término IBC1. Ahora nos queda simplemente un diodo que
representa a la entrada y una fuente de corriente ideal, cuyo valor es BF veces la corriente de
la base. BF se conoce como ganancia en corriente y es el parámetro fundamental del
transistor.
En general, la ganancia en corriente, también conocida como hFE o β, se define
simplemente como el cociente entre lacorriente de colector y la de base:
h FE ≡ β = I C / I B

(2)

En el modelo ideal presentado, BF coincide con hFE y es constante e independiente del
punto de operación. Sin embargo, un análisis más detallado en el que se incluyeran las
corrientes de recombinación en la base o el efecto de alta inyección, resultaría en un valor de
hFE menor que BF y además su valor dependería del punto deoperación.
Las corrientes de recombinación se modelan en PSPICE añadiendo dos diodos en
paralelo con los de la figura 1. En la región activa del transistor, el término más importante es
la corriente de recombinación en la unión base-emisor (IBE2). Este término se añadirá a la
corriente IBE1/BF en la expresión de la corriente de base.
Otro efecto importante de modelar es el efecto Early, omodulación de la anchura de la
base, que implica que la corriente de colector no solamente depende de la tensión base emisor
VBE, sino también de la tensión colector emisor VCE. PSPICE modela este efecto incluyendo
un factor en la expresión de la corriente de colector.

1

Las expresiones finales para las corrientes son las siguientes:
IB =


I BE1
V
IS 
 exp BE − 1 + ISE
+ I BE 2=
Vt
BF
BF 



 I
V
 exp BE − 1 = C
NEVt

 h FE



V
V 
I C = IS  exp BE − 11 + CE 
Vt

 VAF 

(3)

(4)

2. POLARIZACIÓN.
Se entiende por circuito de polarización al conjunto de fuentes y resistencias que
proveen al transistor de las tensiones y corrientes de continua que se desean. Los valores de
estas tensiones y corrientes se denominan Puntode operación.
Un transistor puede tener, evidentemente, infinitos puntos de operación. La elección
de uno determinado está en función de la aplicación o circuito que se desee obtener.
Ciñéndonos al caso de un amplificador, la ganancia, impedancia de entrada e impedancia de
salida vienen determinadas casi totalmente por el punto de operación, como se verá en el
desarrollo de la práctica.Hablando en términos generales y para un circuito en emisor común,
la ganancia es proporcional a la caída de tensión en la resistencia de carga, y las impedancia
de entrada y salida son funciones inversas de la corriente de colector.
El punto de operación tiene limitaciones dependiendo del transistor empleado. Como
primera medida tenemos que estar en zona activa, es decir, para el caso de un NPNla tensión
colector emisor tiene que ser positiva y, consecuentemente, la corriente de colector tiene que
ser entrante. Además la tensión colector emisor debe ser mayor que la tensión colector emisor
de saturación, es decir superior a 0.1 o 0.2V, dependiendo del transistor. Por otra parte no
pueden superarse las limitaciones impuestas por el fabricante en cuanto a máxima tensión
colector...