1.2-Transistores Transistores

1.2‐‐Transistores
1.2
Lluís Ferrer; Juan Mon
Transistores
Transistor BJT
Característica de entrada y salida
Transistor
MOSFET
Transistor MOSFET
Característica de entrada y salida
Transistor BJT
Transistor BJT (Bipolar Junction Transistor)
Transistor BJT (Bipolar Junction Transistor)
Símbolo
IC
C
C
IB
IB
B
B
C
C
B
B
E
E
E
IE
NPN
B = BASE
C = COLECTOR
E = EMISOR
IC
IE
E
PNP
VBE = VB-VE (tensión base-emisor)
VCE = VC-VE (tensión colector-emisor)
Transistor BJT
C
Característica ideal de entrada: I
í i id l d
d IB=f(V
f(VBE)
IC
C
IB
Característica ideal de salida: I
í i id l d
lid C = f(V
f( CE , IB)
IB6=0 6 mA
IB6=0,6 mA
IB5=0,5 mA
ZONA SATURACIÓN
B
IB4=0 4 mA
IB4=0,4 mA
ZONA ACTIVA
E
IB3=0,3 mA
IB2 0 2 mA
IB2= 0,2 mA
IB1=0,1mA
Vγ
ZONA DE CORTE
ZONA DE SATURACIÓN
ZONA DE ACTIVA
VBE
0,2 V
VCE_SAT
ZONA DE CORTE
Existen 3 zonas de trabajo:
 Zona de corte IB=0, IC=0. Actúa como un interruptor abierto.
 Zona Activa: IC no depende de VCE, depende de Ib. Actúa como amplificador.
amplificador
 Zona de saturación: VCE≤0,2V ≈ 0V. Actúa como un interruptor cerrado.
VCE
Transistor BJT
Configuraciones del transistor
Configuraciones del transistor
IE
E
C
El transistor com amp
plificado
or
VEB
Ic
VCB
BASE COMÚN
B
Ic
IB
VBE
B
C
VBC
VCE
E
EMISOR COMÚN
IB
B
C
VEC
E
COLECTOR COMÚN IE
Transistor BJT
Modelos equivalentes del transistor en continua
Modelos equivalentes del transistor en continua
C
C
C
β•Ib
0 5V
0,5V
B
Ib
C
B
B
Vɣ
B
0 7V
0,7V
E
E
ZONA ACTIVA
ZONA ACTIVA
IC=β∙IB
IE=(β+1)∙I
(β ) B
β= Ganancia de corriente
Condición:
VBE≥ Vɣ =0,7V
VCE > VCE_sat=0,2V
ZONA DE CORTE
ZONA DE CORTE
IC=IIE=IIB=0
0 A
A
Condición: VBE< Vɣ
E
ZONA SATURACIÓN
ZONA SATURACIÓN
IC<β∙IB
β= Ganancia de corriente
β
Condición:
VBE≥ Vɣ =0,7V
VCE≤ VCE sat=0,2V E
Transistor BJT
Circuito básico con transistor
Circuito básico con transistor
Malla de salida
IC
RC
Ecuaciones del circuito:
Ecuaciones del circuito:
Kirchoff ⇒Malla de salida
VCC  I C · RC  VCE ⇒Ecuación recta de carga
Malla de entada
IC 
RB
C
Circuit b
bàsic
VBB
IB
C
VCC
VCC - VCE
RC
Kirchoff
⇒ Malla de entrada
V BB  I B · R B  V BE
V BE  0,7V
B
E
IB 
V BB - V BE
RB
E
Ecuaciones
i
d l transistor
del
t
it
Siempre ⇒I E  I C  I B
z. de corte ⇒VBB  V  0 ,7V ⇒I B  I C  0
z. activa ⇒I C  I B ·
z. de saturación ⇒I B 


I C max

; I C max 
VCE - 0,2
RC
La malla de entrada controla IB y esta controla IC.
Si el transistor está en la zona activa IC= IB∙β. Así que la corriente en RC
depende de VBB.
Transistor BJT
Polarización de un transistor
Polarización de un transistor
 El conjunto de tensiones y corrientes continuas que soporta nos definen el punto de trabajo (ICQ y
VCEQQ).
 Para situar al transistor en un punto de trabajo, se añaden un conjunto de resistencias y fuentes de
continua (circuito de polarización).
VCE
C  VCC  RC I C ⇒Ecuación recta de carga
R
Recta de
e càrregga
IC
IC max que corresponde para VCE=0V Vcc/RC
RECTA DE CARGA
ZONA SATURACIÓN
ZONA ACTIVA
Q
IcQ
IBQ
IC=0 0,2 V
VceQ
ZONA DE CORTE
Vcc
VCE
Transistor BJT
Ejemplo: Transistor en continua
Ejemplo: Transistor en continua
P
Problem
ma exem
mple en
n contin
nua
Encontrar ICQ y VCEQ. Rc= 1K, Re=100Ω, R1=9K, R2=1K, Vcc= 20V, β=100
Malla
ll de
d entrada
d :
VBB  I B ·0 ,9  VBE  I E ·R E
2  I B ·0,9  0 ,7  I B ·(   1 )·0 ,1
2 - 0,7
IB 
 0 ,12mA
A
0,9  10,1
Malla de salida :
Vcc  I C · RC  VCE  I E ·R E
I E  I B  I C  I B   · I B  I B ·(   1 )
20  I B ·  ·1k  VCE  I B ·(   1 )·0 ,1k
20  VCE  I B ·(   0 ,1·   0 ,1 )·1k
VCE  20 - I B ·( 1,1·   0 ,1 )  20 - 110,1k · I B
• ¿Es verdad que está en la zona activa?
¿E
d d
tá l
ti ?
PUNT DE TRABAJO
VCEQ  20 - 0 ,12·110 ,1  6 ,79V
I CQ  I BQ ·  0 ,127·100  12mA
Transistor BJT
El transistor com amp
plificado
or
Circuito básico como amplificador
Circuito básico como amplificador
 Hay 2 fuentes de tensión:
Vcc: Tensión de alimentación. Es continua.
Vi: Tensión a amplificar. Es alterna.
 Para resolver aplicamos superposición, primero estudiamos la continua con la que se fija el punto de trabajo, y luego se estudia la alterna para encontrar la ganancia.
 Los condensadores en continua se comportan como un circuito abierto y en alterna como un cortocircuito.
Transistor BJT
Circuitos equivalentes para continua y alterna
Circuitos equivalentes para continua y alterna
CIRCUITO DE CONTINUA
CIRCUITO DE ALTERNA
Transistor MOSFET
Transistor MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Efect Transistor)
Transistor MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field
Símbolo
ID
Limitaacions d
del tran
nsistor
D
VS
ID
VD
D
S
VG
VG
D
G
G
D VD
S VS
G
G
S
S
NMOS
G = PUERTA
D = DRENADOR
S = FUENTE
PMOS
VDS = VD-VS (tensión drenador-fuente)
VGS = VG-VS (tensión puerta-fuente)
Transistor MOSFET
C
Característica ideal de entrada: I
í i id l d
d IDS=f(V
f(VGS)
Característica ideal de salida: I
í i id l d
lid DS = f(V
f( DS, VGS)
IDS
IDS
VGS=7V
VGS=6V
VGS=4V
VGS=3V
VTR=2V
ZONA DE CORTE
VGS
ZONA DE SATURACIÓN
ZONA LINEAL
Existen 3 zonas de trabajo:
 Zona de corte: Actúa como un interruptor abierto.
 Zona Lineal: Actúa como una resistencia.
resistencia
 Zona de saturación: El transistor se comporta como una fuente de corriente.
Resumen BJT‐MOSFET
Transistor MOSFET
Transistor MOSFET Fuente de corriente (salida) controlada por
corriente (entrada).
(entrada)
Fuente de corriente (salida) controlada por
tensión (entrada).
(entrada)
Ganancia de corriente.
Transconductancia (gm).
Limitaacions d
del tran
nsistor
Transistor BJT
Transistor BJT
Terminales: Base, Emisor y Colector
BJT
Terminales: Puerta, Drenador y Fuente
MOSFET