1. polarizacion del transistor bjt

7/28/2019 1. Polarizacion Del Transistor Bjt

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SEMICONDUCTORES

Y

DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

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EL TRANSISTOR BIPOLAR BJT Y SUS TIPOS DE

POLARIZACINPAUL JEAN ESQUIVIAS BARRAGN


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VARIACIONES DE LA GANANCIA DE CORRIENTE

La ganancia de corriente de un transistor, dc,

depende de tres factores: el transistor, la

corriente de

colector y la temperatura. Por ejemplo, cuandose reemplaza un transistor por otro del mismo

tipo,

normalmente cambia la ganancia de corriente.Del mismo modo, si la corriente de colector o la

temperatura cambian, la ganancia de corriente

cambiar. 2


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PEOR Y MEJOR CASO

La hoja de caractersticas de un2N3904 indica una hFE mnima de 100y una hFE mxima de 300 cuando latemperatura es 25 C y la corriente decolector es de 10 mA. Si se producenen serie miles de circuitos que usen eltransistor 2N3904, se ver que algunosde los transistores tienen una gananciade corriente de apenas 100 (peor caso),mientras que en otros la ganancia decorriente llega a ser hasta de 300(mejor caso).

La figuramuestra la curva de un2N3904 para el peor caso (hFEmnima).

En la curva del medio, hay una

ganancia de corriente para latemperatura ambiente de 25 C.

Cuando la corriente de colector es de10 mA, la ganancia de corriente es de100, el peor caso para un 2N3904.

En el mejor caso, unos pocos 2N3904tienen una ganancia de corriente de300 a 10 mA y 25 C.

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EFECTO DE LA CORRIENTE Y LA TEMPERATURA

Cuando la temperatura es 25 C (en la curva del medio), la ganancia decorriente es 50 a 0.1 mA.

Av medida que la corriente se incrementa de 0,1 mA a 10 mA, hFE aumenta aun mximo de 100 y despus, disminuye a menos de 20 a 200 mA.

Cuando la temperatura disminuye la ganancia de corriente es menor (curvainferior).

Por otro lado, cuando la temperatura aumenta, hFE crece en casi todo elmargen de valores de corriente (curva superior.)

IDEA PRINCIPAL

Reemplazar un transistor, cambiar la corriente de colector o cambiar latemperatura, puede producir grandes cambios en hFE o dc.

A una temperatura dada es posible un, cambio de 3: 1 cuando se reemplaza untransistor. Cuando la temperatura vara, es posible un cambio adicional de 3: 1.Y cuando la corriente varia, es posible una variacin mayor que 3: 1. Enresumen, el 2N3904 puede tener una ganancia de corriente menor que 10 a unamayor que 300. A causa de esto, cualquier diseo que dependa de un valorpreciso de ganancia de corriente fallara en la produccin en serie.

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POLARIZACION DE BASE YPUNTO DETRABAJO

POLARIZACION DE BASE El circuito mostrado es un ejemplo de

polarizacin de base, con lo que seestablece un valor constante para lacorriente de base.

Digamos que si RB es igual a 1 M, lacorriente de base ser:

IB = (VBB - VBE) /RBIB = (15v - 0.7v) /1M= 14,3 uA

La corriente de base permanecerconstante as cambie la temperatura defuncionamiento o se cambie el transistor.

Si dc = 100 la corriente de colector es

IC = dc x IB =1,43 mA

La tensin colector-emisor es:VCE = VCC IC x RC = 15V -

(1,43mA)(3k) = 10.7V

Por tanto, el punto de trabajo Q deltransistor es aquel que representa losvalores de VCE e IC calculados en lasecuaciones que gobiernan al circuito:

IC = 1.43 mA y VCE = 10.7 V

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IB

IC

VCE


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RECTA DE CARGA

De la ecuacin de la tensin de colector aemisor podemos despejar el valor de lacorriente de colector para obtener:

IC = (VCC VCE) / RC

IC = (15v VCE) / 3K

Esta ecuacin representa a una lnea

recta denominada recta de carga.

Dibujando esta ecuacin en el plano que

representa a IC versus VCE tenemos:

Los extremos de la recta de carga se

hallan de la siguiente forma:

Cuando VCE = 0 ; IC = 15 V / 3 k = 5mA (valores del extremo superior de larecta de carga) (saturacin del transistor)

Cuando IC = 0 ; VCE = 15 V (valores delextremo inferior de la recta de carga)

(corte del transistor)

El punto de trabajo Q (IC = 1.43 mA y

VCE = 10.7 V) se encuentra dentro de la

recta de carga

La recta de carga contiene todos lospuntos de trabajo posibles del circuito. 6


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EL PUNTO DE SATURACION Y EL PUNTO DE CORTE

El punto de saturacin es el punto en quela recta de carga corta a la zona desaturacin de las curvas de salida . En estecaso la tensin colector-emisor tiende acero y hay exceso de corriente de colector .

Se dice entonces que el transistor se satura,

lo que significa que la corriente de colectorha crecido hasta su valor mximo posible.

Como la tensin colector- emisor ensaturacin es muy pequea, el punto desaturacin es casi idntico al extremosuperior de la recta de carga.

El punto de corte es el punto en el que larecta de carga corta a la zona de corte de

las curvas de salida. En este caso lacorriente de colector tiende a cero y hayexceso de tensin colector-emisor.

Decimos entonces que el transistor estacortado, lo que significa que la tensincolector-emisor ha crecido hasta su mximovalor posible.

Como la corriente de colector en corte esmuy pequea, el punto de corte es casiidntico al extremo inferior de la recta de

carga.7

SaturacinVCE = 0 ; IC

(mx.)

CorteVCE (mx) ; IC =

0


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DETERMINACION DEL PUNTO DE TRABAJO El circuito mostrado es de polarizacin de

base. La corriente de saturacin y la tensinde corte se obtienen mediante el procesoindicado anteriormente.

La corriente de saturacin es :

IC (mx) = IC (sat) = 15v / 3K = 5 mA.

La tensin de corte es :

VCE(mx) = VCE(corte) = 15 V.

Si consideramos al transistor como idealtoda la tensin de la fuente de la baseaparecer entre los extremos de laresistencia de base pues VBE = 0v. Portanto, la corriente de base es:

IB = 15 V / 500 k = 30 uA

Suponemos ahora que la ganancia decorriente de este transistor es de 100.Entonces la corriente de colector

vale:

IC = 100(30 uA) = 3 mA

Esta corriente produce una tensin de 9 V en

la resistencia de colector. Restando los 9 voltios del valor de la fuente

de tensin de colector, tenemos la tensincolector-emisor del transistor:

VCE = 15 V (3mA)(3 k) = 6 V

El punto de trabajo Q (Quiescent point =punto en reposo) sera entonces:

VCE = 6 v ; IC = 3 mA que ser posiblegraficarlo en el plano IC versus VCE.

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FLUCTUACION DEL PUNTO DE TRABAJO

Qu suceder en el circuito anterior si laganancia de corriente es de 50? Y si es de150?

La corriente de base de 30 uA. no cambiaporque en este circuito la ganancia de corrienteno tiene efecto sobre la corriente de base.

Si dc es de 50, entonces

IC = 50(30 uA) = 1,5 mA y la tensincolector-emisor vale:

VCE = 15 V - (1,5 mA)(3 k) = 10,5 V (punto

QL). Si dc es de 150, entonces

IC = 150(30 uA) = 4.5 mA y la tensin colector-emisor es:

VCE = 15 V - (43 mA)(3 k) = 1,5 V (punto QH).

Graficando los tres puntos obtenidos se vecomo varia el punto de trabajo de un transistorcon polarizacin de base cuando cambia laganancia de corriente dc.

Para cambios mayores en la ganancia decorriente, el punto de trabajo puede llevarfcilmente a saturacin o corte.

FORMULAS

Las formulas para el clculo del punto Q en untransistor con polarizacin de base son:

IB = (VBB VBE) / RB IC = dc x IB VCE = VCC IC x RC

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SATURACION

En un transistor que funciona como conmutador, elpunto Q normalmente conmuta entre saturacin ycorte.

REDUCCION AL ABSURDOSi suponemos que el transistor del circuito tiene unatensin de ruptura mayor que 20 V.

Entonces sabemos que no est funcionando en lazona de ruptura. Adems, podemos deducir por lastensiones de polarizacin que el transistor no estactuando en la zona de corte.

Estar entonces en la zona activa o en la zona desaturacin?

Para saber si un transistor esta en la zona activa o enla zona de saturacin se verifican los siguientespasos:

1.Suponer que el transistor funciona en la zona activa. 2. Calcular las tensiones y corrientes.

3. Si algn resultado es absurdo, la suposicin esfalsa.

Una respuesta absurda significa que el transistor estfuncionando en la zona de saturacin, de lo contrarioel transistor esta en la zona activa.

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METODOS DE REDUCCION AL ABSURDO

METODO DE LA CORRIENTE DESATURACION

Para el circuito anterior iniciamos

calculando la corriente de saturacin:

IC(sat) = 20 V / 10 k = 2 mA

La corriente de base es idealmente, 0.1

mA. y como dc = 50 entonces la

corriente del colector es:

IC = 50(0.1 mA) = 5 mA

La respuesta es absurda porque la

corriente de colector no puede ser

mayor que la de saturacin.

El transistor no esta en la zona activa

pero si esta en la zona de saturacin.

METODO DE LA TENSION DE COLECTOR

Se supone que se quiere calcular la tensin

colector-emisor VCE en el circuito anterior

Como se tiene del circuito que la corriente

de base es, idealmente, 0.1mA.

Adems como dc = 50, la corriente del

colector es:

IC = 50(0.1 mA) = 5 mA

y la tensin colector-emisor vale:

VCE = 20 V - (5 mA)(10 k) = - 30 V

Este resultado es absurdo, porque la tensin

colector-emisor no puede ser negativa.

Entonces el transistor no esta en la zona

activa, sino en la zona de saturacin.11


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SATURACION FUERTE

LA GANANCIA DE CORRIENTE ESMENOR EN LA ZONA DE SATURACION

El valor de dc se da casi siempre para lazona activa, pero cuando un transistor estsaturado, la ganancia de corriente esmenor que la que se da en la zona activa.

La ganancia de corriente saturada sepuede calcular como sigue:

dc = IC(sat) / IB

En el circuito anterior la ganancia decorriente de saturacin es:

dc = 2 mA / 0.1 mA = 20.

SATURACION FUERTE

Para que un transistor funcione en la zona de saturacin

bajo todas las condiciones, se escoge una resistencia

de base que produzca una ganancia de corriente en

saturacin igual a 10.

Este procedimiento se denomina saturacin fuerte,

porque produce una corriente de base ms que

suficiente para saturar el transistor.

Por ejemplo, si colocamos una resistencia de base de

50 k en el circuito anterior tendremos: IB = 10v / 50 K

= 0.2 mA; lo que producir una ganancia de corriente

de: dc = 2 mA / 0.2 mA = 10

Pero el transistor del circuito analizado tiene:

IB = IC(sat) / dc = 2 mA / 50 = 0.04 mA para saturar el

transistor.

Por tanto, una corriente de base de 0,2 mA es mas que

suficiente para hacer funcionar al transistor en

saturacin.

Por qu usar entonces a saturacin fuerte?

Para garantizar que el transistor no se salga de la zona

de saturacin a pesar de las variables que hacen variar

a la ganancia de corriente (la temperatura, el mismo

transistor y la corriente de colector)12


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RECONOCIENDO LA SATURACIN FUERTE

Para saber si un transistor esta en

saturacin fuerte en el circuito de

polarizacin de base notaremos que

con frecuencia el valor de las fuentes

de polarizacin de base y colector

son iguales: VBB = VCC .

Entonces se aplica la regla 10:1, es

decir hacer que la resistencia de

base sea aproximadamente 10 veces

mayor que la resistencia de colector:

RB / RC = 10:1

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EL TRANSISTOR EN CONMUTACION

La polarizacin de base es til en los circuitos

digitales, pues estos circuitos se disean para

funcionar en saturacin y en corte de tal manera que

tengan una tensin de salida baja o alta.

Las variaciones en el punto Q no tienen importancia,

pues el transistor se mantiene en saturacin o en corte

al cambiar la ganancia de corriente.

El circuito muestra un transistor en saturacin fuerte.La tensin de salida es aproximadamente de 0 V, lo

que implica que el punto Q se halla en un extremo

superior de la recta de carga.

Cuando el conmutador se abre, la corriente de base se

hace cero, por lo que la corriente de colecto tambin

se hace cero.

Al no haber corriente en la resistencia de 1 k, toda latensin de la fuente de colector aparece entre los

terminales colector-emisor. Por tanto, la tensin de

salida crece hasta 10 v. Aqu el punto Q est en el

extremo inferior de la recta de la carga.

El circuito slo puede tener dos tensiones de salida: 0V +10 V. lo que concuerda con los circuitos digitales

tambin llamados circuitos de conmutacin que tienen

un nivel de salida BAJO o un nivel de salida ALTO. El

proceso de conmutacin implica que el punto de

trabajo va de saturacin a corte y viceversa. 14


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POLARIZACIN DE EMISOR

Cuando se trata de circuitos amplificadores y noconmutadores se necesitan circuitos cuyos puntos Q

sean inmunes a los cambios en la ganancia de

corriente.

El circuito muestra la polarizacin de emisor donde la

resistencia se ha cambiado del circuito de base al

circuito de emisor.

Ese cambio provoca una enorme diferencia pues el

punto Q para este nuevo circuito es ahora inamovible.

Cuando la ganancia de corriente cambia de 50 a 150,el punto Q casi no se desplaza sobre la recta de

carga.

FUNDAMENTO

La fuente de polarizacin de la base se aplica ahora

directamente a la base.

El emisor ya no est puesto a tierra y su tensin es

mayor que la de masa siendo esta:

VE = VBB VBE

Si VBB es 20 veces mayor que VBE, la aproximacin

ideal del transistor ser la adecuada.

Si VBB es 20 veces menor que VBE, puede ser

conveniente utilizar la segunda aproximacin del

transistor.15


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POLARIZACIN DE EMISOR: EL PUNTO Q

La fuente que polariza la base es slo de 5 v, as la

tensin entre la base y masa es de 5 v y la

llamaremos VB.

La tensin entre los terminales base-emisor es de 0,7

V (segunda aproximacin) y la llamaremos tensin

base-emisor, o VBE.

La tensin entre el emisor y masa ser llamada

tensin de emisor y es igual a:

VE = 5 V 0.7 V = 4.3 V

Por la ley de Ohm calculamos la corriente de emisor:

IE = VE / RE = 4.3 V / 2.2 k = 1.95 mA

Entonces en muy buena aproximacin, la corriente de

colector es de 1,95 mA ya que IE IC.

Como IC circula por la resistencia de colector, produce

una cada de tensin de 1,95 V.

Restamos este valor de la tensin de la fuente de

colector y tenemos la tensin entre el colector y masa:VC= 15 V - (1.95 mA)(1 k)= 13.1 V

Si se desea la tensin colector-emisor, hay que restarla tensin de emisor a la tensin de colector, como

sigue:

VCE = VCE = VC - VE = 13.1 V 4.3 V = 8.8 V

Entonces el punto Q para la polarizacin de emisor del

transistor ser: IC = 1,95 mA y VCE = 8,8 V.

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IC

V

E

IE


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CAMBIOS EN LA GANANCIA DE CORRIENTE

EL CIRCUITO DE POLARIZACION DE EMISOR ESINMUNE A LOS CAMBIOS DE LA GANANCIA DECORRIENTE

El punto Q de un circuito con polarizacin de emisor

es inmune a los cambios de la ganancia de corriente

debido a que en el proceso realizamos los siguientes

pasos:

1. Obtenemos la tensin de emisor.

2. Calculamos la corriente de emisor.

3. Hallamos la tensin de colector.

4. Restamos la tensin de emisor de la tensin de

colector para obtener VCE.

Al cambiar la resistencia del circuito de base al

circuito de emisor, se obliga a que la tensin de la

base a masa sea igual a la tensin de la fuente de

base.

En la polarizacin de base casi toda esta tensin

apareca en la resistencia de base, estableciendo una

corriente fija en la base.

En la polarizacin de emisor toda la tensin de la

fuente menos 0,7 V aparece en la resistencia de

emisor, estableciendo una corriente fija en el emisor.

Conclusin: No se uso para nada la ganancia decorriente dc

PEQUEO EFECTO DE LA GANANCIA DECORRIENTE

La ganancia de corriente tiene un efecto muy pequeo

sobre la corriente de colector.

La relacin entre las tres corrientes en un transistor es:

IE = IC + IB o tambin: IE = IC + IC /dc

Esta ecuacin se resuelve para la corriente de colector,

obtenindose

IC = IE x dc / (dc + 1)

La cantidad que multiplica a IE recibe el nombre de

factor de correccin, e indica cuanto difiere IC de IE.

Por ejemplo, si la ganancia de corriente es de 100, el

factor de correccin vale dc / (dc + 1) = 100 / (100 +1)

= 0.99

Es decir que la corriente de colector es igual al 99 por

100 de la corriente de emisor.

Conclusin: se comete un error casi imperceptiblede slo el 1 por 100 al ignorar el factor decorreccin y decir que IC IE por lo que se puede

afirmar que en el circuito de polarizacin por emisorhay inmunidad con respecto a dc

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APLICACIN: EXCITADORES PARA DIODOS LED

TRANSISTOR CON POLARIZACION DE BASE En el circuito, la corriente de base es cero, lo que

significa que el transistor se halla en corte.

Cuando se cierra el interruptor, el transistor entra

en saturacin fuerte (VCE = 0)

Entonces la tensin de la fuente de colector (15 V)

aparece entre la resistencia de 1,5 k y el LED.

Si se ignora la cada de tensin en el LED,

idealmente IC = 15 v / 1.5k = 10 mA . Si se admite una cada de 2 V en el LED, entonces

IC = (15v -2v) / 1,5 k = 8,67 mA.

Si se desea cambiar la corriente por el LED en

este circuito, puede modificarse la resistencia de

colector o bien el valor de la fuente de tensin de

colector.

Recordar que RB se considera 10 veces mayorque RC para saturacin fuerte cuando elinterruptor est cerrado.

TRANSISTOR CON POLARIZACION DE EMISOR En el circuito la corriente de emisor es cero , lo que

significa que el transistor esta en corte.

Cuando se cierra el interruptor, el transistor entraen la zona activa.

Idealmente (si VBE = 0 v), la VE = 15 V, lo querepresenta una IE = 15 V /1.5K = 10 mA.

As la cada de tensin en el LED no tiene ningnefecto, no importa si la tensin exacta en el LED esde 1.8, 2 o 2.5 V. ; esto es una ventaja porque la

corriente en el LED es independiente de su tensin,adems el circuito no requiere una resistencia decolector.

Para cambiar la corriente por el LED, puedemodificarse el valor de la fuente de tensin de baseo bien la resistencia de emisor.

Conclusin: El circuito con polarizacin deemisor funciona en la zona activa si elinterruptor est cerrado.

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POLARIZACION POR DIVISOR DE TENSION

El circuito mostrado en la figura a es de polarizacinpor divisor de tensin pues tiene un divisor de

voltaje (R1 y R2) en la base.

ANALISIS SIMPLIFICADO

Asumiremos que en todos los circuitos de

polarizacin por divisin de tensin bien diseados,

la corriente de base es mucho menorque lacorriente que atraviesa el divisor de tensin.

Abrimos mentalmente la conexin entre el divisor de

tensin y la base para conseguir el circuito

equivalente de la figura b. La tensin de salida del

divisor es la siguiente:

VBB = VCC. R2 / (R1 + R2) Idealmente, esta es la

fuente de tensin en la base, como muestra la

figura c.

Ecuaciones de la polarizacin por divisor de tensin:

VBB = VCC x R2 /(R1 + R2)

VE = VBB - VBE IE = VE / RE

IC IE

VC = VCC - IC RC

VCE = VC - VE

CONCLUSION

Despus de calcular VBB, el resto del anlisis esel mismo que el visto anteriormente para la

polarizacin de emisor.19

La polarizacin por divisinde tensin es realmente una

polarizacin de emisorenmascarada


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PASOS A SEGUIR EN EL ANALISIS SIMPLIFICADO

Las ecuaciones mencionadas en l vista anterior estn basadas en las leyes de Ohm y

Kirchhoff.

Los pasos del anlisis son:

1. Calcular la tensin en la base VBB a travs del divisor de tensin.

2. Restar 0,7 V para conseguir la tensin de emisor ( 0,3 para el germanio).

3. Dividir por la resistencia de emisor para obtener la corriente de emisor. 4. Suponer que la corriente de colector es aproximadamente igual a la corriente de

emisor.

5. Hallar la tensin de colector a tierra restando la tensin a travs de la resistencia de

colector a la tensin de alimentacin del colector.

6. Calcular la tensin colector - emisor restndole la tensin de emisor a la de colector.

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ANALISIS EXACTO DE LA POLARIZACINPOR DIVISOR DE TENSION

Un circuito bien diseado mantiene el divisor de

tensin constante a la entrada de la resistencia de

base.

RESISTENCIA DE LA FUENTE

La resistencia Thevenin del divisor de tensin de la

figura a: RTH = R1||R2 (resistencias en paralelo)

Un anlisis ms exacto incluye la resistencia

Thevenin, como muestra la figura b.

La corriente a travs de esta resistencia Thevenin

reduce la tensin en la base del valor ideal VBB.

RESISTENCIA DE CARGA

Cunto disminuye la tensin en la carga con

respecto a la ideal? El divisor de tensin suministr

la corriente de base en la figura b.

Dicho de otro modo, el divisor de tensin ve una

resistencia de carga RIN, como se muestra en la

figura c.

Conclusin: Un circuito de polarizacin pordivisin de tensin bien diseado satisface laregla de 100 : 1; tambin RS < 0.01 x RL que setransforma en:

R1||R2 < 0.01 x RIN para que el divisor detensin permanezca constante en la base.

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ANALISIS EXACTO DE LA POLARIZACINPOR DIVISOR DE TENSION

DIVISOR DE TENSION CONSTANTE

Si el transistor de la figura c tiene una ganancia de corriente

de 100, su corriente de colector es 100 veces mayor que la

corriente de base, lo que implica que la corriente de emisor

es tambin 100 veces mayor que la corriente de base.

Cuando miramos desde la base del transistor, la resistencia

de emisor RE parece ser 100 veces mayor. De esto resulta:

RIN = dc x RE

Por tanto, la regla de 100:1 se puede escribir como:

R1||R2 < 0.01 x dc x RE entonces habr que escogervalores de circuito que satisfagan la regla de 100:1 para

tener un punto Q muy estable.

DIVISOR DE TENSION PRACTICAMENTE CONSTANTE

A veces, se requiere valores tan pequeos para R1 y R2 por

lo que en tal caso, se aplica esta condicin:

R1||R2 < 0.1 x dc x RE

En el peor de los casos, satisfacer esta regla implica que lacorriente de colector ser aproximadamente un 10 por 100

menor que el valor ideal.

UNA APROXIMACION MS CERCANA

Si se quiere un resultado ms exacto para la corriente de

emisor, se puede usar la siguiente expresin:

IE = (VBB VBE) / [RE + (R1||R2) /dc ]

Nota: A menos que se indique lo contrario usaremos el

mtodo simplificado para el anlisis de la polarizacinpor divisin de tensin. 22


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RECTA DE CARGA Y PUNTO Q PARA LAPOLARIZACION POR DIVISION DE TENSION

Por el divisor de tensin constante en el circuito latensin de emisor se mantiene constante VE = 1.1V.

Al punto Q le corresponde IC = 1.1 v / 1K = 1.1 mA y

VCE = 4.94 v. El punto Q es prcticamente inmune a los

cambios en la ganancia de corriente, pero para moverlo

podramos varia la resistencia de emisor RE.

Si RE aumenta a 2,2 k, la corriente de colector

disminuye a: IE = 1.1 V / 2.2 k = 0.5 mA y la tensin

de colector:

VC = 10 V(0.5 mA)(3.6 k) = 8.2 V y VCE = 8.2 V

1.1 V = 7.1 V. El nuevo punto QL: 0,5 mA y 7,1 V.

Si RE disminuye a 510 , la corriente de emisor

aumenta a: IE = 1.1 V / 510 = 2.15 mA y la tensin de

colector:

VC = 10 V(2.15 mA)(3.6 k) = 2.26 V y VCE = 2.26 V

1.1 V = 1.16 V. El nuevo punto QH,:2,15 mA y 1,16 V.

PUNTO Q EN EL CENTRO DE LA RECTA DE CARGA

VCC, R1, R2 y RE controlan la corriente de saturacin y

la tensin de corte. Si cambiar cualquiera de ellas

provocaremos una variacin de Ic(sat), y/o VCE(corte).

Establecido los valores de las variables precedentes, se

usa la RE para situar el punto Q en cualquier posicin a

lo largo de la recta de carga. Si RE es muy grande, Q

se desplazar hacia el punto de corte. Si RE es muy

pequea, Q se desplazar hacia la saturacin. Una

posicin ideal seria al centro de la recta de carga. 23


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POLARIZACION DE EMISOR CON DOS FUENTESDE ALIMENTACION

Algunos equipos electrnicos tienen unafuente de alimentacin que producetensiones positivas y negativas.

En la Figura se muestra un circuito con dosfuentes de alimentacin: +10 V y -2 V.

La fuente negativa polariza directamente eldiodo emisor y la positiva lo hace con eldiodo colector.

Es una derivacin del circuito depolarizacin de emisor, y lo denominamos:polarizacin de emisor con dos fuentes.

ANLISIS Redibujamos el circuito borrando los

smbolos de las baterias para mayorcomodidad.

La informacin esta ahora mas simplificada;es decir, hay una tensin de polarizacin de-2 V aplicada a la parte inferior de laresistencia de 1 k y una tensin depolarizacin de +10 V aplicada a la partesuperior de la resistencia de 3,6 k.

Un buen diseo en este tipo de polarizacinimplica que la corriente de base sersuficientemente pequea como para ser

ignorada, lo que equivale a decir que latensin de base es de 0 V aproximadamente 24


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POLARIZACION DE EMISOR CON DOSFUENTES DE ALIMENTACION:APLICACION En el circuito La tensin en el emisor es de - 0,7 V

negativos respecto a masa. Como la tensin de base es

de 0 V, la tensin de emisor debe ser de -0,7 V. ya que

VBE = VB VE = 0 - (-0.7v) = 0.7V

Aplicamos la ley de Ohm a la resistencia de emisor

sabiendo que la parte inferior de RE tiene una tension de -

2 V.

VRE = -0.7 V (-2 V) = 1.3 V

Calculamos la corriente de emisor con la ley de Ohm:

IE = VRE / RE = 1.3 V / 1 k = 1.3 mA

Como IC IE, esta corriente circula a travs de la

resistencia de 3,6 k y la tension de colector es:

VC = 10 V(1.3 mA)(3.6 k) = 5.32 V

La tensin colector-emisor es la diferencia entre la tensin

de colector y la tensin del emisor:

VCE = 5.32 V (-0-7 V) = 6.02 V

En un circuito de polarizacin de emisor con dos fuentesde alimentacin, su tensin es similar a la de polarizacin

por divisin de tensin, cumpliendo la regla de 100 : 1: RB< 0.01 dc x RE

Ecuaciones para el anlisis en la polarizacin deemisor con dos fuentes:

VB 0

IE = (VEE 0.7 V ) / RE

VC = VCC IC x RC VCE = VC + 0.7 V 25

IMPORTANTE: Una fuente de error en este clculosimplificado es la pequea tensin a travs de laresistencia de base de la figura. Si una pequeacorriente circula por esta resistencia, existir unatensin negativa entre la base y tierra. En un circuitobien diseado, esta tensin de base es menor de -0.1V. Si se tiene que usar una resistencia grande, latensin puede ser ms negativa que -0.1 V.Si tiene problemas con un circuito como ste, la

tensin de base a tierra puede producir lecturaserrneas; es decir, algo falla en este circuito.


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POLARIZACION CON REALIMENTACION DEEMISOR

Sabemos que el circuito de polarizacin de base de la

figura a es el peor para mantener fijo el punto Q puesto

que aqu la ganancia de corriente en continua dc se ve

afectada por varios factores.

El primer intento de estabilizar el punto Q fue la

polarizacin con realimentacin de emisor, de la figura b

que consiste en introducir una resistencia de emisor.

El fundamento es el siguiente: si IC aumenta, VE,

crece y lo hace tambin VB. Mayor VB significamenor tensin a travs de RB, con lo que disminuyeIB, en contraposicin al aumento de Ic.

Se llama realimentacin porque el cambio de tensin de

emisor alimenta hacia atrs el circuito de base. Tambin

se denomina negativa porque se opone al cambio original

de corriente de colector.

La finalidad de la polarizacin con realimentacin de

emisor es anular las variaciones de dc; ello equivale a

que RE sea mucho mayor que RB/ dc. Si se cumple esta condicin, la ecuacin para la corriente

de emisor ser insensible a cambios de dc.

Ecuaciones para el anlisis:

IE = (VCC - VBE) / (RE + RB/dc)

VE = IERE

VB = VE + 0.7 V

VC = VCC IC x RC 26

En los circuitos prcticos,de este tipo depolarizacin, RE no puedeser lo suficientementegrande para anular losefectos de dc sin que seprovoque la saturacin deltransistor.


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POLARIZACION CON REALIMENTACIONDE COLECTOR

La figura amuestra la polarizacin con realimentacin decolector (tambin llamada autopolarizacin).

Emplea realimentacin negativa en la base para neutralizar loscambios de corriente en el colector.

Imaginemos que aumenta la corriente de colector. Esto hacedecrecer la tensin de colector, con lo que desciende la tensinen la resistencia de base. Por tanto, disminuir la corriente debase, lo cual se opone al inicial cambio de corriente en elcolector.

Como en la polarizacin con realimentacin de emisor; lapolarizacin con realimentacin de colector utilizarealimentacin negativa en un intento por reducir el cambioinicial de corriente en el colector.

El punto Q est normalmente cerca de la mitad de la lnea decarga, para lo que se requiere una resistencia de base de:

RB = dc RC En la figura b se observa un circuito polarizado con

realimentacin de colector. En la figura c aparece su recta decarga para continua y los puntos de trabajo para dos gananciasde corrientes diferentes. Como se puede ver en dicha figura,una variacin 3:1 en la ganancia de corriente produce menosvariacin en la corriente de colector que, la que permite lapolarizacin con realimentacin de emisor

La polarizacin con realimentacin de colector es ms efectivaque la polarizacin con realimentacin de emisor paraestabilizar el punto Q.

Aunque el circuito es todava sensible a los cambios deganancia de corriente, se utiliza en la prctica dada susencillez.

Ecuaciones para su anlisis: IE = (VCC - VBE) / (RC + RB/dc)

VB = 0.7 V VC = VCC IC x RC 27


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POLARIZACION CON REALIMENTACIONDE COLECTOR Y DE EMISOR

Las polarizaciones con realimentacin deemisor y de colector representan los primerosesfuerzos por obtener polarizaciones msestables para los circuitos con transistores.

A pesar de que la idea de la realimentacinnegativa es buena, esos circuitos se quedana mitad de camino al no proporcionar

la suficiente realimentacin negativa paralogar su objetivo. El siguiente paso en la polarizacin es el

circuito que se ve en la figura. La idea bsicaes usar una combinacin de una resistenciade emisor y una resistencia de colector.

En este caso, la combinacin de los dos tiposde realimentacin en un circuito es de ciertaayuda, pero sta sigue siendo insuficientepara los niveles necesarios en la produccin

en serie. Ecuaciones para el anlisis: IE = (VCC - VBE) / (RC + RE + RB/dc) VE = IE x RE VB = VE + 0.7 V VC = VCC IC x RC

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GRACIAS

1. polarizacion del transistor bjt

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