electronic a grupo 3 punto de funcionamiento de un transistor anibal
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El desarrollo de la electrónica, se ha constituido en uno de los más
grandes sucesos de la época moderna y ha sido fundamental para los
grandes adelantos tecnológicos, en casi todos los campos del saber. La
Ingenierías Eléctrica y Electrónica se preocupan por todos los fenómenos
físicos asociados con la carga y su movimiento, y para ello emplea dos
modelos, la teoría electromagnética y la teoría de circuitos, estudios que se
convierten en la base de todo lo que involucre la transformación de cualquier
tipo de energía eléctrica y viceversa.
Desde la creación del primer transistor semiconductor, ya hace más
de medio siglo, la electrónica ha venido manteniendo sus mismos principios
básicos. El estudio del semiconductor como elemento principal en la
fabricación y funcionamiento de sus dispositivos sigue siendo materia de
estudio en institutos y universidades hasta la actualidad. Pero en los últimos
años, este material inorgánico (el silicio) parece estar llegando a su tope
máximo en cuanto a escalas de integración se refiere, es decir, ya no se
podrá seguir integrando mayor cantidad de componentes en un CI, (que cada
vez necesita ser mas pequeño) utilizando este material. Esta situación no es
nueva ni toma por sorpresa a las empresas dedicadas a la investigación,
diseño y fabricación de CI, por el contrario es un tema conocido y vaticinado
hace muchos años atrás, razón por la cual se han venido haciendo estudios
sobre materiales alternativos que cumplan la misma función que el silicio,
pero con mayores posibilidades de integración.
Una de las aplicaciones más típicas del BJT es su uso como
amplificador de corriente alterna. Dicha aplicación consiste en un sistema
capaz de ampli.car la señal de entrada en un factor de ganancia
determinado, que será la relación de salida sobre la entrada. En términos de
señales del voltaje, se habla de ganancia de voltaje, AV=v0v i
. Para que este
sistema funcione, el BJT debe estar polarizado en zona activa. Esto signi.ca
que simultáneamente conviven elementos de corriente continua (cc) y
corriente alterna (ca). En los siguientes apartados se analizan los efectos de
ambas componentes y se introducen conceptos dinámicos de funcionamiento
de los sistemas basados en BJT.
CONCEPTOS GENERALES DE POLARIZACIÓN BJT.
Polarización.
Se entiende por circuito de polarización al conjunto de fuentes y
resistencias que proveen al transistor de las tensiones y corrientes de
continua que se desean. Los valores de estas tensiones y corrientes se
denominan punto de operación. Un transistor puede tener infinitos puntos de
operación. La elección de uno determinado está en función de la aplicación o
circuito que se desee obtener.
Transistor De Unión Bipolar.
El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor, o
sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en
dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la
corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a
que la conducción que tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores
de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos),estos son de
gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos
inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.
Estos transistores son los más conocidos y se usan generalmente en
electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica
digital, como la tecnología TTL o BICMOS. Un transistor de unión bipolar
está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor,
separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas
tres regiones que son:
El Emisor: se diferencia de las otras dos por debido a que se encuentra
fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe
a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga.
La Base, es la parte intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del
colector.
El Colector: es de una extensión mucho mayor.
El nombre transistor procede de la condensación de dos vocablos
ingleses transfer y resistor, y hace referencia al hecho de que la corriente
que circula entre dos terminales esta controlada por una señal aplicada al
tercer terminal; el término bipolar es debido al hecho al hecho a que la
corriente es transportada por portadores de ambas polaridades: electrones y
huecos. Actualmente sigue siendo el dispositivo amplificador por excelencia y
el que mas se emplea en los circuíos integrados y analógicos.
La unión correspondiente a la Base-Emisor, se polariza en directa; y la
Base-Colector en inversa. Así, por la unión Base-Colector circula una
corriente inversa.
En NPN, la región de emisor tiene mayor dopaje que la base. Al
polarizar la unión base-emisor en directa y la base-colector en inversa, los
electrones libres que proceden del emisor llegan a la base, con mucho
menos números de huecos, por lo que son atraídos por el colector. En PNP
desde el emisor emite huecos, controlada por la base. El exceso de huecos
que no pueden recombinarse en la base va a parar al colector.
Polarización Del Bjt:
Los transistores tienen como función principal la amplificación de
señales, para lograr este cometido deben ser polarizados adecuadamente
mediante la aplicación de voltajes DC en sus uniones Base-Emisor y Base-
Colector. Esto se consigue a través de circuitos de polarización, los cuales
garantizan que el transistor se encuentre ubicado en un punto sobre su "recta
de carga" y en su zona activa.
Existen una gran variedad de circuitos de polarización, dentro de los
cuales podemos identificar claramente cuatro tipos básicos:
a) circuito de polarización fija (corriente de base constante).
b) circuito de polarización estabilizada por emisor.
c) circuito de polarización por divisor de voltaje (tipo H o universal).
d) circuito de polarización por realimentación de colector.
Empezaremos analizando el más sencillo de éstos circuitos.
a) circuito de polarización fija: este circuito es el más sencillo de todos los
circuitos de polarización. La resistencia Rc limita la corriente máxima que
circula por el transistor cuando este se encuentra en saturación, mientras
que la resistencia de base RB regula la cantidad de corriente que ingresa a la
base del transistor (IB), la cual determina en que zona se polarizará el
transistor (saturación, activa o corte).
Eligiendo adecuadamente el valor de estas resistencias podremos
determinar con exactitud el punto de trabajo (Q) del transistor. Como se
mencionó al inicio, lo que se busca es polarizar al transistor en su zona
activa, sobre su recta de carga, para lograr esto debemos hacer uso de las
características principales del circuito.
b) Circuito De Polarización Estabilizado Por Emisor: anteriormente
analizamos el comportamiento del transistor BJT en polarización fija. Para
este tipo de polarización hay que mencionar que el punto Q no es muy
estable y que a medida que el transistor este trabajando, este punto tiende a
desplazarse. Para compensar las variaciones de tensión y corriente que se
producen en el transistor, podemos agregar una resistencia en el emisor.
Si lo que queremos es mantener el mismo punto Q del circuito anterior
(polarización fija), debemos recalcular las resistencias de base y colector, y
calcular la nueva resistencia de emisor.
Desde el punto de vista teórico podríamos hallar éstos valores
desarrollando nuestras ecuaciones de malla en el circuito, aunque también
podemos hacer uso de ciertos criterios de diseño que nos permiten
simplificar nuestras ecuaciones, dichos criterios son válidos pues tienen
como finalidad asegurar una mayor estabilidad del punto de trabajo. Para
nuestro caso el principal criterio de diseño que utilizaremos es el siguiente: el
voltaje en la resistencia de emisor V ℜ, debe ser menor o igual a la décima
parte del voltaje de la fuente V CC, para los cálculos teóricos asumiremos la
relación de igualdad, entonces: V ℜ= V CC/10.
Su Funcionamiento en los Diodos LED: Se aplica voltaje a través del
OLED de manera que el ánodo es positivo respecto del cátodo. Esto causa
una corriente de electrones que fluctúa en este sentido. Así, el cátodo da
electrones a la capa de emisión y el ánodo lo hace en la capa de conducción.
Seguidamente, la capa de emisión comienza a cargarse negativamente,
mientras que la capa de conducción se carga con huecos. Las fuerzas
electroestáticas atraen a los electrones y a los huecos, los unos con los
otros, y se recombinan (en el sentido inverso de la carga no habría
recombinación y el dispositivo no funcionaría). Esto sucede más
cercanamente a la capa de emisión, porque en los semiconductores
inorgánicos los huecos son más movidos que los electrones. Finalmente, la
recombinación causa una emisión de radiación a una frecuencia que está en
la región visible, y se observa la luz en un color determinado.
Circuito De Polarización Por Divisor De Voltaje: con este tipo de
polarización la estabilidad del punto Q es mucho mejor, es decir a medida
que el transistor este trabajando, los valores de I cG ,V CEQ se mantendrán casi
inalterables. Es por esta razón que este tipo de polarización es la más
utilizada cuando se trata de diseñar un amplificador. Para determinar los
valores de las resistencias de polarización, seguiremos considerando los
mismos criterios de diseño, como ya mencionamos anteriormente, los cuales
facilitan el cálculo de las resistencias.
Circuito de polarización por realimentación de colector.
PUNTO DE FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR BJT
El funcionamiento de un transistor NPN es igual al de un transistor
PNP, variando sólo en el sentido de las corrientes. Los PNP tienen el borne
positivo de la batería conectada (directo o en serie con una resistencia) al
emisor. Los transistores NPN tienen su emisor conectado al negativo. La
impedancia o resistencia que encuentra la señal en el circuito de entrada es
baja (de 10 a 50 ohmios) y la impedancia del circuito de salida es alta (de
200 a 10.000 ohmios). Cuando el voltaje de la señal o corriente de entrada
aumenta, también ocurre lo mismo con el circuito de salida, o viceversa; se
dice en este caso que la salida está en Fase con la entrada.
En una configuración normal, la unión emisor-base se polariza en
directa y la unión base-colector en inversa. Debido a la agitación térmica los
portadores de carga del emisor pueden atravesar la barrera de potencial
emisor-base y llegar a la base a su vez, prácticamente todos los portadores
que llegaron son impulsados por el campo eléctrico que existe entre la base
y el colector.
Un transistor NPN puede considerarse como dos diodos con la región
del ánodo compartida. En una operación típica, la unión base-emisor esta
polarizada en directa y la unión base- colector esta polarizada en inversa. En
un transistor NPN, por ejemplo, cuando una tensión positiva es aplicada en la
unión base-emisor, el equilibrio entre los portadores generadores
térmicamente y el campo eléctrico repelente de la región agotada se
desbalancea, permitiendo a los electrones excitados térmicamente e
inyectarse en la región de la base. Estos electrones vagan a través de la
base, desde la región de alta concentración cercana al emisor hasta la región
de alta concentración cercana al colector. Estos electrones en la base, son
llamados portadores minoritarios debido a que la base esta dopada con
material P, los cuales generan huecos como portadores mayoritarios en la
base.
CIRCUITO DE ENTRADA Y SALIDA POLARIZADOS.
En este tipo de circuito cuando ambos, el emisor y el colector, son
conectados, la operación del transistor N- P - N cambia considerablemente.
Recordamos que la corriente directa Emisor-Base fue mantenida baja debido
a que la base no tiene suficientes portadores (huecos) para recombinarse
con los electrones del emisor. Igualmente, la corriente inversa Colector-Base
fue mantenida baja porque la ase no tiene suficiente electrones libres que
pasan a través de la juntura a llenar los huecos dejados por los electrones
atrapados por el borne positivo de la batería.
Ahora, cuando ambos emisor y colector son "Polarizados",
conectados a fuentes de corriente distintas, los electrones libres que cruzan
la base y no encuentran huecos para llenar se acumulan acá y quedan
disponibles para llenar huecos del colector. Por consiguiente, entre mayor
sea la cantidad de electrones libres que abandonan la pastilla del emisor y se
difundan por la base, mayor será también el número de éstos que se
aprovechen de lo delgado de la capa Base y pasen al colector a engrosar o
aumentar la corriente inversa. Por otro lado, la cantidad de portadores que
abandonan el Emisor depende de los cambios en el voltaje del circuito de
entrada, o lo que es lo mismo, de los cambios de Polarización en la base.
Básicamente el transistor amplifica la señal (pequeños cambios de
voltaje). Cuando una señal alimenta al circuito de entrada produce una
correspondiente corriente a través de la juntura y a su vez determina la
corriente o flujo a través del circuito de salida. Debido a lo anterior, si el
circuito de entrada es de bajo voltaje y el de salida está conectado a un
voltaje alto, habremos aumentado la velocidad de los electrones que se
logran "colar" del emisor al colector y por consiguiente se obtuvo una
elevación o ampliación del voltaje de señal conectado a la entrada.
yulimar
RECTAS DE CARGAS DC.
Punto de trabajo de un transistor.
Entendemos por punto de trabajo de un transistor la combinación de
tensiones y corrientes continuas que existen en el mismo en funcionamiento
normal. En función de la aplicación del circuito el punto de trabajo de un
transistor puede variar mucho. Se puede polarizar el transistor en cualquiera
de las tres regiones de funcionamiento dependiendo del uso que se haga del
circuito. Para polarizar el transistor y interpretar su punto de trabajo. Aquí se
hablará de las variaciones que puede sufrir el mismo, debido a factores
externos.
Variación del punto de trabajo En esencia, el punto de trabajo de un
transistor en un circuito variará cuando cambie alguno de los elementos de
los que depende. Estos elementos pueden ser bien internos al propio
dispositivo (Tensiones o corrientes, características), o bien externos, como
por ejemplo variaciones en las resistencias, alimentaciones entre otros. En la
figura podemos ver el efecto de la variación de la resistencia de colector
sobre el punto de funcionamiento del mismo. Es evidente que si dicha
resistencia disminuye, tendremos un incremento en la corriente de colector
(IC) para la misma tensión colector-emisor (VCE), luego se ve claramente
que la variación de un componente afecta directamente a la posición del
punto de trabajo, el cual con una resistencia RC1 se encuentra en Q1 y con
otra resistencia menor (RC2) pasa a ser Q2.
El BJT presenta tres regiones de operación (En la Figura) estos
puntos de operaciones son: Región de Corte, Región de Saturación y Región
Activa.
De esta forma, si polarizamos las dos uniones en directa, diremos que
el transistor está trabajando en la zona de saturación. En el caso de que la
unión de emisor la polaricemos en directa y la unión de colector en inversa,
estaremos en la zona activa. Cuando las dos uniones se polarizan en
inversa, se dice que el transistor está en la zona de corte. Por último, si la
unión del emisor se polariza en inversa y la unión de colector en directa, el
transistor se encuentra en activa inversa. De las cuatro zonas, las 3
mencionadas en primer lugar son las más interesantes desde el punto de
vista del funcionamiento del transistor, siendo la zona activa inversa una
zona puramente teórica y sin interés práctico.
Región de Corte del bjt: podemos que Un transistor esta en corte
cuando IC=0→IC=I e=0. En este caso el voltaje entre colector y emisor
del transistor (V ce ¿ es igual al voltaje de alimentación.
Región de Saturación: Un transistor esta saturado cuando la corriente
de base es lo suficientemente grande para provocar que el voltaje
colector-emisor sea Vce → 0. En este caso la corriente de colector es
máxima.
Los estados de corte y saturación permiten utilizar el BJT en
conmutación en la implementación de operaciones lógicas digitales y
circuitos de disparo de semiconductores de potencia (MOSFET, IGBT,IGCT,
etc) en aplicaciones de electrónica de potencia, o como interruptor de
potencia en fuentes de poder conmutadas de baja potencia.
Saturación del transistor.
El termino saturación se aplica en cualquier sistema donde los niveles
alcanzan los niveles máximos. Una esponja saturada es aquella que no
puede absorber una gota más de líquido. Para el caso del transistor que
opera en la región de saturación, la corriente es el valor máximo para el
diseño particular. Si se cambia el diseño, el nivel de saturación
correspondiente puede aumentar o disminuir. Desde luego, el nivel de
saturación más alto lo define la corriente máxima del colector y se presenta
en la hoja de especificaciones. Las condiciones de saturación se evitan
normalmente por la unión base-colector ya no se encuentra en polarización
inversa y la señal amplificada de salida se distorsionará y se describe un
punto de operación en la región de saturación. Se observa que se encuentra
una región donde las curvas características se unen y el voltaje colector-
emisor se encuentra por debajo de V CE sat .. Además, la corriente del colector
es relativamente alta sobre las características. La corriente es relativamente
alta y el voltaje es V CE se asume que es 0 voltio. Al aplicar la ley de Ohm, la
resistencia entre las terminales del colector y el emisor puede determinarse
de la siguiente forma RCE=V CEIC ❑
=0V .IC
=0Ω
La Carga.
Es la Selección del punto Q. la selección más práctica es situarla en
la mitad de la recta de carga estática para que la corriente del colector sea la
mitad de su valor Max. Condición que es conocida como excursión máxima
simétrica.
Máxima variación simétrica: Eligiendo el punto Q como el punto medio de
la recta de carga permite que la corriente de carga experimente la máxima
excursión de forma simétrica.
Región Activa: Cuando un transistor no está ni en su región de
saturación ni en la región de corte entonces está en una región
intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic)
depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de
corriente, es un dato del fabricante) y de las resistencias que se
encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta región es la más
importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador
de señal.
Los componentes, y las características del transistor, pueden variar
por numerosos motivos, entre los cuales los más importantes son:
Debido a cambios de temperatura.
Debido a cambio del componente en sí por otro igual o diferente.
Variación con la temperatura: La temperatura afecta a todos los
componentes y dispositivos, aunque a unos más que a otros. Por ejemplo un
incremento de temperatura afectará a la resistividad de una resistencia,
provocando una bajada de su valor, sin embargo este efecto suele ser
despreciable. El efecto de la temperatura se hace mucho más importante
cuando afecta a un semiconductor en sí. Concretamente existen dos
características del mismo que dependen de la temperatura de forma
importante:
La tensión base-emisor ¿¿): Su variación para transistores de silicio suele
ser (−2,5 º), es decir, disminuye al aumentar la temperatura
La corriente inversa de la unión colector-base¿¿: El valor de este
parámetro se duplica aproximadamente por cada 10 grados de
incremento de la temperatura.
Sus características varían con la temperatura. En general, el incremento
de temperatura produce un aumento de la corriente del transistor iC, de la
corriente de fugas y una disminución de la tensión umbral Base-Emisor.
Aníbal
TECNICAS DE POLARIZACION
La elección del punto de operación permite definir distintos parámetros
y características operacionales del amplificador tales como ganancia de
voltaje y corriente, impedancia de entrada, ancho de banda o máxima
excursión de salida. Por otro lado, dependiendo de la localización de las
entradas, salidas y tierra, se definen cuatro configuraciones básicas de
amplificadores con BJT: Emisor Común, Emisor Común con resistencia de
Emisor, Colector Común (o Seguidor de Emisor), y Base Común.
La misión del capacitor es transmitir la señal amplificada a la carga.
Para tal efecto su reactancia a la frecuencia de señal debe resultar lo más
pequeña respecto de la carga RL. Así, el capacitor recibe el nombre de
condensador de paso. Este condensador bloquea en todo momento las
componentes de corriente continua, pues, la reactancia del capacitor tiende a
infinito. Como las componentes alternas y continuas circularán por diferentes
elementos del circuito, se establece una red de salida para corriente continua
y otra para corriente alterna de acuerdo a la Fig. 4b-c. Esto no significa que
son circuitos distintos, sino que se comportan de distinta manera, tanto para
cc como para ca, así se tendrán dos rectas de carga.
Condensador en el emisor.
Al existir una resistencia en el terminal de emisor, no se puede
establecer que dicha configuración es de emisor común. Para permitir que el
emisor sea un punto de potencial nulo, se incluye un condensador
electrolítico CE, el cual, presenta una reactancia baja frente al valor de la
resistencia vista en emisor, es decir, CE debe ser tal que la resistencia vista
desde el emisor sea nula (corto circuito), y debe ser facilitado a la frecuencia
de señal.
En general, en tanto: CE y CC deben ser tales que:
En corriente alterna se comportan como corto circuito.
En corriente continua se comportan como circuito abierto.
La incorporación de señales de corriente alterna en el circuito un
circuito con transistores define el uso de la recta de carga para ca, o también
llamada recta de carga dinámica. Este nuevo elemento permite describir el
comportamiento de las variables del BJT cuando éste recibe señales tipo ca,
pues establece los valores entre los cuales actuará la corrienteIC y el voltaje
V CE. Para definir esta nueva recta de carga de ca, se debe establecer el
punto Q para un valor determinado. Si se quiere lograr una prestación lineal
del amplificador, el punto Q debe estar en el centro de la recta de carga de
ca, esto se conoce como máxima excursión simétrica.
Punto de operación.
La polarización es un término muy amplio que comprende todo lo
relacionado con la aplicación del voltaje dc para establecer un nivel fijo de
corriente y voltaje. Para los amplificadores a transistor, la corriente dc y el
voltaje resultante establecen un punto de operación sobre las características
que define la región que será empleada para la amplificación de la señal
aplicada. El punto de operación es un punto fijo sobre las características, se
le denomina también como punto de reposo (punto Q).
El dispositivo BJT puede encontrarse polarizado para operar
cualquiera de estos límites máximos, sin embargo el resultado de tal
operación sería el recorte de la vida útil del dispositivo, o bien la destrucción
del mismo. Limitándonos en la región activa, es posible seleccionar varias
áreas o punto de operación diferente. Frecuentemente el punto Q
seleccionado. Aunque así es posible considerar algunas diferencias entre los
distintos puntos de operación que se muestra en la figura con el objetivo de
presentar algunas ideas básicas sobre el punto de operación y, por
consiguiente, del circuito de polarización.
http://jorgemendozapua.blogspot.com/
MAXIMA EXCURSION SIMETRICA CIRCUITOS DE POLARIZACION.
La amplificación puede estar restringida por la amplitud y posición de
la excursión de salida sin distorsión. Los amplificadores que consisten
estrictamente de transistores y resistores, pueden polarizarse de modo que
el punto de reposo esté en la zona media del rango de tensión de salida
lineal dado por la fuente de alimentación. Esta ubicación del punto Q permite
excursiones simétricas de la tensión de señal alrededor de un punto central:
la distorsión ocurrirá para excursiones de igual magnitud en la dirección
positiva y negativa. Los amplificadores que tienen cargas acopladas
capacitivamente o resistencias puenteadas con capacitores, en la relación i-v
de salida, no tienen el rango completo de la fuente de alimentación para la
excursión del voltaje de salida. Ubicando el punto Q en el medio o centro de
la fuente de alimentación no dará iguales excursiones de voltaje de salida lo
cual limitará la utilidad del amplificador. Por lo tanto es importante ser capaz
de elegir fácilmente el punto Q que dará la máxima excursión simétrica para
el amplificador dadas las restricciones de diseño. Una técnica que determina
analíticamente el punto Q para máxima excursión simétrica se basa en el
trazado de las rectas de carga de salida del transistor. La curva de salida de
un transistor (BJT) viene dada normalmente como una curva i-v. Sobre esta
curva se trazan las rectas de carga de DC (estática) y AC (dinámica).
Las dos líneas de carga se deben interceptar siempre en el punto de
reposo: si hay cero AC, la salida debe estar en el punto Q de la línea de
carga estática. También se cumple que la magnitud, a frecuencias medias de
la banda, de la pendiente de la recta de carga dinámica es siempre mayor
que la estática. El aumento en la magnitud de la pendiente de la recta de AC
disminuye la excursión disponible a lo largo de la abscisa a un valor que es a
menudo significativamente menor que los límites de la fuente de
alimentación. El límite máximo de alimentación (S) es normalmente igual a
los límites que dan las fuentes de alimentación. El límite mínimo de
alimentación (C) está determinado por el borde de la región lineal del
transistor (para un BJT es la saturación, (V ¿¿EC)¿. Para máxima excursión
simétrica es necesario elegir el punto Q que permita iguales espacios de
oscilación en las direcciones positiva y negativa. Una elección tanto a la
derecha como a la izquierda de este valor óptimo disminuirá la capacidad del
amplificador para una excursión de tensión simétrica.
melusina
ESTABILIDAD DE LA POLARIZACION FRENTE A VARIACIONES
DE LOS PARAMETROS INTRINSECOS Y DE LA TEMPERATUA
Estabilidad frente a la temperatura.
Existe otro factor de polarización muy importante que debe ser
considerado después que se selecciono y polarizo el circuito BJT en el punto
de operación, este sería el efecto de la temperatura. La temperatura causa
que los parámetros del dispositivo como la ganancia de corriente βac del
transistor y la corriente de fuga ICEOdel mismo, se modifiquen. Mayores
temperaturas provocan un incremento en las corrientes de fuga del
dispositivo con lo que se modifica la condición de operación establecida por
la red de polarización. La consecuencia de esto es que el diseño de la red
deberá proporcionar también un grado de estabilidad en temperatura de
manera que los cambios de temperatura provoquen las menores
modificaciones en el punto de operación.
Las variaciones de temperatura se reflejarán en variaciones de los
parámetros de PSPICE. Desde un punto de vista matemático, una vez
analizada la influencia de la variación de los parámetros en el punto de
operación, bastaría con analizar la dependencia de cada parámetro con la
temperatura. El resultado es que un aumento de T produce un aumento de
BF, IS e ISE, pero mientras el aumento de BF e IS supone un aumento de
IC, el aumento de ISE resulta en una disminución de IC que compensa en
parte el efecto de los otros parámetros. La tendencia general es que la
estabilidad térmica mejora aumentando RE y disminuyendo RB (aunque la
variación con RB apenas es significativa). Este resultado coincide con el
obtenido para la estabilidad con respecto al cambio de dispositivo.
A la vista de los resultados obtenidos, se concluye que la estabilidad
del amplificador, tanto ante el cambio del dispositivo como ante variaciones
de la temperatura, mejora aumentando RE y disminuyendo RB. Podemos
considerar que el Zener es el único elemento cuyo funcionamiento depende
de la temperatura, por lo que en este caso la constante térmica del circuito es
directamente la variación de la tensión del Zener con la temperatura. En
principio, dado que V0 = VZ, podemos deducir fácilmente que: El coeficiente
de temperatura de los diodos zener varía con la corriente de polarización y
con la tensión nominal del diodo. En la hoja de datos, el fabricante debe
ofrecer una curva de dicho coeficiente en función de la IZ, con VZ como
parámetro. No obstante, típicamente se suele especificar un valor
característico de KTZ para una determinada corriente de polarización
(típicamente la IZ TEST).
Fuentes De Tensión Reguladas.
Una fuente de alimentación regulada ideal es aquella que entrega una
tensión continua constante V 0, independientemente de la corriente I 0 que
circula por la carga, de la temperatura y de cualquier variación de la tensión
de entrada a la misma. Podemos considerar que la tensión de entrada de la
fuente regulada es provista por una fuente no regulada constituida por un
transformador, un rectificador y un filtro. Este tipo de fuente posee mala
regulación y cualquier variación, por ejemplo la tensión de entrada, producirá
variación de la tensión de salida, por lo que debe agregársele un dispositivo
o circuito regulador.
Doble Polarización:
Este tipo de polarización es donde la antena radial componentes de
polarización vertical y horizontal, de amplitud sensible igual pero sin relación
de fase precisa entre ellas. En general, las fuentes polarizadas vertical y
horizontal pueden estar desplazadas una de otra, de manera que la
polarización resultante esta comprendida entre la polarización circular y la
polarización oblicua.
Polarización mixta:
Este término se aplica a todos los métodos de difusión con
componentes polarizadas vertical y horizontalmente. Comprende la
polarización oblicua, la polarización elíptica (incluida la polarización circular)
y la doble polarización.
COMPENSACION DE LA POLARIZACION MEDIANTE DIODOS Y
TERMISTORES.
Para compensar los efectos de la temperatura en la tensión V BE del
transistor se puede usar otra unión PN (transistor o diodo) de idéntica
características a la unión base-emisor del transistor empleado. En el ejemplo
de la figura se puede deducir fácilmente que si la dependencia de la tensión
V BE del transistor con la temperatura es idéntica a la de la tensión del diodo
V γ, entonces se compensa y la corriente del colector no varia al cambiar la
temperatura.
Efectivamente, la corriente del colector la podemos poner como
(suponiendo IC≅ I E) : IC=V−V BE
RE, y de aquí obtenemos la variación con la
temperatura como:
ICT
=
VT
−V BE∂TRE
Aplicando la superposición de que ambas uniones tienen la misma
variación es decir, suponiendo ∂V γ∂T
=∂V BE∂T
, obtenemos que ∂ IC∂T
=0, es decir
que la corriente de colector quede compensada frente a variaciones de temperatura.
CONCLUSIÓN
Actualmente, aunque la mayoría de sistemas electrónicos son
digitales, estos poseen una parte análoga como interacción con el mundo
externo a través de una interfaz de tipo analógico. La mayoría de los diseños
actuales de circuitos análogos y de señal mixta son realizados en procesos
de substrato en CMOS, usando dispositivos de enriquecimiento que poseen
muy poca interacción con los MOSFET usados en el diseño de circuitos
digitales.
La estabilidad de funcionamiento de los circuitos con transistores es
un aspecto fundamental en el diseño de los mismos. El diseñador no sólo ha
de asegurar que el circuito funciona, sino que lo hace dentro de los límites
máximos y mínimos indicados por las especificaciones del mismo. Además
ha de prever posibles eventualidades al funcionamiento que puedan hacer
que el circuito deje de funcionar. La elección de la red de polarización de un
transistor puede resultar clave a la hora de garantizar que el circuito se
adaptará a nuestras expectativas.
La corriente que circula por el transistor. Al estar la unión emisora en
directa, el emisor N inyecta electrones a la base PO y esta inyecta huecos al
emisor N. La teoría de la unión PN que si el dopaje de la región N es mayor
que P, la corriente de electrones a través de la zona ZCE (zona de carga
espacial) de la unión es muy superior a la del hueco.
La ubicación del punto Q permite excursiones simétricas de la tensión
de señal alrededor de un punto central: la distorsión ocurrirá para
excursiones de igual magnitud en la dirección positiva y negativa. Los
amplificadores que tienen cargas acopladas capacitivamente o resistencias
puenteadas con capacitores, en la relación i-v de salida, no tienen el rango
completo de la fuente de alimentación para la excursión del voltaje de salida