Introducción a la Electrónica
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Introducción a la Electrónica Transistores 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Transistores z z z Un transistor bipolar p de jjuntura esta formado p por tres capas de material semiconductor dentro de una estructura monolítica. El silicio es el material mas comunmente utilizado. Los transistores pueden ser: • PNP • NPN 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Transistores: Polarización E B C Juntura B-E B E : polarización directa Juntura B-C: polarización inversa electrones La barrera de potencial B-E B E es reducida -> electrones son inyectados desde el emisor hacia la base. Barrera de potencial La base es muy angosta (comparada con la constante de difusión de los electrones) -> los electrones llegan hasta el colector donde encuentran una rampa para descender rapidamente (la barrera de potencial B-C es de pendiente favorable para los electrones que se desplazan de B a C.) 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Transistores: Polarización E B electrones C El emisor está fuertemente dopado. El colector l está á llevemente d dopado. d L La b base tiene un dopaje intermedio. La concentración de lagunas en equilibrio en la base es menor a la concentración de electrones en el emisor ->Solo unas pocas lagunas son inyectadas de la base al colector La corriente que fluye a travez de la juntura B-E está formada por: •Electrones inyectados en la base •Lagunas L iinyectadas t d en ell emisor i Eficiencia de emisor 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Transistores Base transport p factor 98 – 99 % Algunos electrones se recombinan con las lagunas de la base Corriente inversa Ayudados por el campo El emisor inyecta electrico de la juntura electrones en la base B-C, la mayoria de los electrones llegan al colector l 23/09/2009 Si la base es muy angosta -> > pocos electrones tienen posibilidad de recombinarse Introducción a la Electrónica Transistores - Ecuaciones A temperatura ambiente es despreciable Modelo equivalente de Ebers-Moll 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Regiones de operación z z z Región g activa: • Juntura B-E directa • Juntura B-C: inversa Saturación • Juntura B-E: B E: directa • Juntura B-C: directa Corte • Juntura B-E: inversa • Juntura B-C: B C: inversa 23/09/2009 amplificador La corriente de colector es controlada por la tensión base-emisor Introducción a la Electrónica Transistores NPN y PNP Polarización en la región activa 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Transistores: Curvas Variación con la temperatura El voltaje Vbe cambia -2mV/C 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Transistores - Curvas z Corriente de colector La corriente de colector se mantiene constante Efecto Early: Existe cierta dependencia de la corriente de colector con el voltaje de colector. A un determinado voltaje BE BE, incrementando la tensión CE CE, se incrementa el voltaje inverso colector-base, incrementando la capa de depleción. Reducción del ancho efectivo de la base se incrementa la Is Aumenta la Ic 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Transistores - Curvas La impedancia vista desde el colector NO es infinita 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Ecuaciones fundamentales 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Polarización: Ejemplo Parámetros del transistor •ganancia de corriente β = 100 •Vbe=0.6 volts Polarizar el circuito para obtener: Ic=2mA Vc=5 Vc 5 volts 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Determinación del punto de trabajo Punto Q ideal Demasiado cercano a la zona de corte Demasiado cercano a la zona de saturación 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Polarización z z El punto de trabajo vce-ic debe ser posicionado en la posición adecuada permitiendo una buena excursión de salida. La corriente de emisor del circuito debe ser constante e invariante frente a las variaciones de temperatura y de beta beta. 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Polarización Condiciones C di i para h hacer ell circuito insensible a las variaciones de temperatura y de beta 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Polarización: circuitos alternativos 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Resolución gráfica Determinación de la corriente de base 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Resolución gráfica Determinación de la corriente de colector 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Excursión de señal 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Región activa: Configuraciones z z El transistor es utilizado como amplificador. p Existen tres configuraciones básicas: • • • Base común Emisor común Colector común Diferentes modelos son utilizados para estudiar cada configuración g 23/09/2009 Introducción a la Electrónica Modelo de pequeña señal Emisor comun 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Modelo de pequeña señal 1 Determinar el punto de operación del 1. transistor: Ic, Vce, 2. Hallar los parametros de pequena senal 3. Remplazar el transistor por su circuito equivalente. 4. Analizar el circuito resultante 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Modelo de pequeña señal z Ejemplo 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Modelo de pequeña señal completo z El efecto Earlyy es incluido en este modelo 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Modelo de pequeña señal z Resumen de ecuaciones 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Circuito equivalente 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Ejemplo 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Ejemplo 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Configuraciones básicas z EMISOR COMÚN 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Configuraciones básicas z EMISOR COMÚN con resistencia de emisor 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Configuraciones básicas z BASE COMUN 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Configuraciones básicas z COLECTOR COMUN 28/09/2009 Introducción a la Electrónica El transistor como llave Región de corte Región de saturación Región activa 28/09/2009 Introducción a la Electrónica El transistor ”real” real 28/09/2009 Introducción a la Electrónica El transistor ”real” real 28/09/2009 Introducción a la Electrónica Altas frecuencias 28/09/2009 Introducción a la Electrónica
