Unidad 2 y 3.1: BJT y su polarización

Profesor: Ing. Israel Chaves Arbaiza

Curso: Electrónica Básica para Ing. Mecánica

Objetivos de la clase

  • Dominar las ecuaciones del transistor
  • Aprender a analizar la recta de carga de un BJT
  • Entender el concepto de saturación en el BJT

Historia

  • Inventado por los físicos Bell William Shockley, Walter Houser Brattain y John Bardeen (también ing. eléctrico) a finales de los 40
  • Recibieron el premio nobel de física en 1956
  • El físico Julius Edgar Lilienfeld ya había patentado el transistor de efecto de campo en 1925
  • Transistor es una combinación de "transferencia" y "resistor"

Concepto

  • Interruptor de corriente
  • Amplificador de corriente

Modelo equivalente

  • Si Ib=0I_b = 0, el transistor está abierto
  • Al aumentar IbI_b, fluye la corriente IcI_c entre el colector y el emisor
  • Existe un valor máximo de esta corriente, donde el transistor está cerrado aunque se aumente la corriente en la base, ese valor es la corriente de saturación: IcsatI_{c_{sat}}

Corrientes en el BJT

Ecuaciones importantes

β\beta o hFEh_{FE} corresponde a la ganancia del BJT, y relaciona la IcI_c con la IbI_b, β\beta es adimensional y se encuentra entre 0 y 999

Las relaciones más importantes en un BJT son:

VBE=0,7 [V]V_{BE}=0,7 \ [V]

IE=(β+1)IB≅ICI_{E}=(\beta + 1 ) I_{B} \cong I_{C}

IC=βIBI_{C} = \beta I_{B}

Curva característica del BJT

BJT NPN

Polarización del BJT

La operación de las regiones de corte, saturación y lineal, para un transistor BJT, se da como sigue:

  1. Región lineal/activa:
    • Unión base-emisor polarizada en directa
    • Unión base-colector polarizada en inversa
  2. Región de corte: (BJT como un abierto)
    • Unión base-emisor polarizada en inversa
    • Unión base-colector polarizada en inversa
  3. Región de saturación: (BJT en cortocircuito)
    • Unión base-emisor polarizada en directa
    • Unión base-colector polarizada en directa

Polarización: Región activa

Se debe cumplir que:
  1. La unión Base-Emisor debe polarizarse en directa, con el
    voltaje de polarización entre 0, 6 V y 0, 7 V
  2. La unión Base-Colector debe polarizarse en inversa (más
    positivo en la región N)

Polarización Fija o Emisor Común

  • Es la configuración de polarización de CD más simple.
  • Se aplica igual para el transistor PNP, cambiando todas las direcciones de la corriente y polaridades del voltaje.
  • Para el análisis en CD, se aisla la red de los niveles de CA cambiando los capacitores por un abierto

Polarización Fija

Polarización Fija

Saturación del BJT

Saturación del BJT

Punto de operación

  • Polarización: Se refiere a la aplicación de voltajes en DC para fijar una corriente y un voltaje en el BJT
  • Una vez polarizado, se tiene un punto de operación
  • Se pueden tener distintos puntos de operación para un mismo circuito

Punto de operación

Análisis de la recta de carga

Análisis de la recta de carga

La resistencia RER_E estabiliza el circuito

Análisis de la recta de carga: Ejemplo

  1. Definir parámetros para la recta de carga
  2. Con una corriente base de 15 μA\mu A, obtenga los valores de ICQI_{C_Q}, VCEQV_{CE_Q}
  3. Determine la beta de CD en el punto Q
  4. Usando el beta obtenido, calcule RBR_{B}, y sugiera un valor estándar

Ejercicios

Pruebe que para que el transistor sature, se debe cumplir que:

RB=βVent−0,7VccRcR_{B} = \beta \frac{V_{ent}-0,7}{V_{cc}}R_{c}

Ejercicios

¿Qué potencia consume la resistencia de 100 Ω\Omega?

Ejercicios

Dimensione RBR_B de tal forma que el transistor sature