Transistores bipolares (BJT)

Los transistores sirven para amplificar una pequeña señal de voltaje o controlar corriente.

Hay dos tipos de transistores, NPN y PNP

PNP NPN

Curvas y zonas de trabajo

Parámetros que solo funcionan en la zona lineal (factores de amplificación):

Para pasar algún parámetro del emisor a la base se multiplica

Para pasar algún parámetro de la base al emisor se divide para

Zonas de trabajo:

- Zona activa

Ejemplo 1

Para saber si se está en zona activa, se debe verificar el voltaje colector-emisor, para eso podemos hacer aproximación y estimación o cálculos analíticos

Se empieza haciendo una malla desde el voltaje del colector hasta el emisor y terminar en tierra para hallar una corriente de base:

Haciendo otra malla (trayectoria) desde Vcc del colector hasta el final del emisor:

El voltaje entre el colector y el emisor es mayor a cero, entonces el transistor no está en saturación, será mayor a cero si el transistor es ideal, si es real, entonces se considera que sea mayor a 0.3V, en el simulado se muestran valores aproximados dado que toma en cuenta los valores de resistencia interna.

Ejemplo 2:

Para este tipo de circuito se puede hacer una aproximación viendo la resistencia en el emisor, reflejándola en la base, es decir , si la resistencia reflejada es mayor a 10 veces la resistencia de la base, entonces consideramos la corriente de base aproximada a cero , en base a esto, el voltaje en la base del transistor es el voltaje Vcc de la fuente o de un equivalente si es el caso de una conexión tipo H, conociendo el voltaje de base podemos conocer el voltaje en el emisor haciendo una trayectoria (malla)

Entonces podemos calcular la corriente de emisor:

Entonces por la ecuación:

Calculando el voltaje colector emisor:

Para cálculos analíticos:

Para fines prácticos se usa el método de aproximación.

La razón por la cual no sale igual que en el simulador es porque el transistor tiene resistencia interna entre la base y el emisor, se la puede calcular derivando la ecuación del diodo, pero solo se estudiará el transistor ideal.

- Zona de corte

La zona de corte tiene una aplicación, como interruptor, este tipo de zona aparece cuando no hay corriente en la base (un voltaje que lo genere) o hay una corriente en contra de la dirección de la flecha en donde apunta el emisor, ocasiona que el transistor no conduzca corriente en ninguna de sus direcciones.

Como se puede apreciar, no hay corriente, se aprecian las corrientes de fuga y aquellas se encuentras por el orden de los , no se las toma en cuenta para el transistor ideal.

- Zona de saturación

La zona de saturación es cuando el transistor entrega sus corrientes máximas debido a que la corriente de la base puede tomar valores altos (por el orden de los ), o a una resistencia alta en el colector, la saturación de corriente en el transistor se la determina por medio de su voltaje colector emisor en el caso de un NPN, al ser menor o igual a cero voltios para el caso ideal, en el caso real es aproximado a 0.3 o menor.

En este caso se aprecia una resistencia en la base baja y una resistencia en el colector alta, al hacer los cálculos analíticos tenemos:

Calculando el voltaje colector-emisor

Si deseamos cálculos con transistor ideal, reemplazamos por el siguiente circuito equivalente:

Se calcula la corriente máxima en el colector:

Como los parámetro no funcionan, dado que se encuentra en una zona no lineal o en la zona de saturación (ver las curvas de Ic vs Vce), se calculan las corrientes como si fuera un circuito con elementos pasivos

Si hubiéramos dicho que el transistor es ideal, entonces tenemos:

Recta de carga

Para la recta de carga debemos de tener las curvas del transistor y los valores de resistores t voltajes:

Para esto, pues solo nos queda trazar la recta de carga sobre las curvas, para obtener dicha recta, se hace una malla desde el voltaje del colector pasando por el voltaje colector-emisor

Entonces hacemos cero Ic y Vcc obteniendo dos datos:

Trazamos la recta uniendo los puntos o modelándola como para encontrar el punto de operación Q para algún valor de corriente en la base.

El transistor funcionando como diodo:

Conexiones y polarización del transistor:

Fuentes reguladas transistorizadas:

Tipo:

- Serie a la carga

Análisis sin carga (quitando )

Análisis con carga

Paralelo a la carga

Análisis sin carga:

Análisis con carga:

- Mixta variable

R1

R2

Asumir

Potencia máxima

- Darlington

Se coloca un Darlington para aumentar la corriente en el transistor que funciona como regulador, mismo análisis en serie.

Amplificadores de pequeña señal y parámetros híbridos:

Amplifica una señal débil de voltaje variable a cierto factor de escala dependiendo del diseño, tipo de conexión y etapas que tenga el amplificador de pequeña señal.

Se hace análisis en DC y en AC.

Emisor común:

Base común:

EJEMPLO 1:

Calcular las impedancias de entrada, de salida, de emisor y ganancia de voltaje

Análisis DC

Análisis en AC

Impedancia de entrada:

La resistencia del emisor hay que reflejarla a la base, entonces multiplicamos por

Impedancia de salida:

Para

Impedancia de emisor:

Para

Ganancia de voltaje:

EJEMPLO 2

Datos:

Hallar las impedancias de entrada, de salida, de emisor, y ganancia de voltaje

Análisis DC

Análisis en AC

Ganancias de voltaje

EJEMPLO 3:

Hallar las impedancias de entrada, de salida, de emisor, y ganancia de voltaje.

Haciendo análisis DC obtenemos la Ibase para calcular el parámetro hie.

Ahora solo nos queda calculas las impedancias y ganancia de voltaje.

Hay que aplicar el teorema de Miller:

1- Asumo

2- Cálculo la ganancia de Miller

3- Calculo las impedancias:

4.- Calculo la ganancia de voltaje:

EJEMPLO 4

Hallar las impedancias de entrada, de salida, de emisor en Q1 y ganancia de voltaje.

BETA iguales para transistores de silicio

Análisis en DC

Análisis en AC

Para la ganancia hay que aplicar Miller en la etapa 2

vi vx vy vo

Hallando la impedancia de Miller en la etapa 2:

Calculando una relación entre la etapa 1 y la 2:

Encontrando

Ganancia de voltaje:

EJEMPLO 5

Calcular impedancia de entrada, de salida, ganancia de voltaje y ganancia de corriente

Datos:

Como éste tiene base común, tenemos que hallar la corriente en el emisor

Análisis en DC

Análisis en AC

Si las ganancias de voltaje o corriente se sacan por partes, entonces se multiplican todas o hallando una relación de corrientes entre las salidas y entradas de los amplificadores de pequeña señal:

Date: 2015-12-24; view: 2074