transistor bjt

1

Tecnología de Equipos Informáticos

Transistores BipolaresBJT

2

Generalidades del BJT Bipolar Junction Transistor

• Trt Bip. revolucionó la Industria electrónica• 1947 Bardeen, Brattain y Shockley (1948 mejora) Trt Ge AT&T American Telephone & Telegraf• 1951 Comercializó Trt de Ge y en 1954 Texas anunció Fab. Trt de Si• 1956 1er premio de Física (Bardeen, Brattain y Shockley) para un dispositivo

2

3


• BJT dispositivo de tres terminales E, B, C

• Principio de funcionamiento Unión p-n (dos)

• Denominación Bipolar I e – y h

4


Ventajas frente a las válvulas vacíoMiniaturización Peso, Volumen Menor tiempo de calentamientoConsumo EE menorProceso Fab. SencilloDurabilidad (stock)Menor fragilidadRapidez de conmutaciónetc.

3

5

Generalidades del BJT MiniaturizaciónMiniaturización

6


4

7

M.M.U.U.

MMAARRKK

II


8

Generalidades del BJT ObleasObleas

5

9

Generalidades del BJT Oblea (Oblea (WaferWafer) ) –– C.I.C.I.--CHIPCHIP

10

Generalidades del BJT

6

11

Qué es un transistor

TRANSfer resISTOR

12

Qué es un transistor• Elemento de tres terminales que actúa

como una fuente de corriente controlada por la corriente (o voltaje) en uno de sus terminales.

• Dos tipos principales– Transistor de unión bipolar (Bipolar Junction

Transistor ) (BJT)– Transistor de efecto de campo (Field Effect

Transistor) (FET)

7

13

Transistor de unión bipolar

Dos uniones pn en una sola pieza de material semiconductor.

C

nn nn p n nn

pn

BE

Estructura típicaTerminalesTerminales

Material semiconductor con

dopaje


dopaje

ConductorConductor

14



nn nn p n nn

p

CBE



dopaje


dopaje

8

15



nn nn p n n

CBE


ColectorColector

BaseBase

EmisorEmisor

16

nnp

UnionesVista seccional simplificada

nn nn p n n

CBE

Unión Base Colector


n

B EC

Unión Base Emisor

Unión Base Emisor

Colector y Emisor no son simetricos

Colector y Emisor no son simetricos

9

17

npn y pnpnpn

nnp



n

B EC

Unión Base Emisor

Unión Base Emisor

E

C

BE

C

B

ppnn

p

B EC

Unión Base Emisor

Unión Base Emisor



pnp

18

Estructura simplificada

n p n

npn

Emisor

Emitter

(E)Colector

(C)

Collector

Base(B)Base

Región de la baseRegión de la base

Región del emisorRegión del emisor Región del colectorRegión del colector


Unión Base ColectorUnión Base

EnisorUnión Base

Enisor

10

19

pnp

B

E C

npn

B

E CE

C

B

E

C

B

20

Conexiones básicas

11

21

Conexiones básicas

• El transistor tiene tres terminales por lo que existen varias opciones de conexión.

• Uno de los terminales tiene que ser común al circuito de entrada y salida.– Emisor común– Base común– Colector común

• Cada una de estas configuraciones tiene sus características.

22

Base común (“Common Base”)

vi+

-v0+

-

Entrada por el emisor

Entrada por el emisor Salida por

colectorSalida por colector

Base es común tanto al circuito de entrada

como de salida

Base es común tanto al circuito de entrada

como de salida

E C

B

12

23

Emisor común (“Common Emitter”)

vi+

-

v0+

-

Entrada por la base

Entrada por la base

Salida por colector

Salida por colector

Emisor es común tanto al circuito de entrada

como de salida

Emisor es común tanto al circuito de entrada

como de salida

E

C

B

24

Colector común (“CommonColector”)

vi+

-

v0+

-

Entrada por la base

Entrada por la base

Salida por emisor

Salida por emisor

Colector es común tanto al circuito de entrada

como de salida

Colector es común tanto al circuito de entrada

como de salida

C

E

B

13

25

Polarización

26

Qué es polarización

• Consiste en establecer las condiciones de operación requeridas para que el transistor opere en determinado modo.

• Por ejemplo, para el modo activo se requiere que: – Unión BE tenga polarización directa. – Unión BC tenga polarización inversora.

• Esto requiere de componentes adicionales.

14

27

Qué es polarización

Dos puntos de vista:– Análisis:

• Dado un circuito encontrar el punto de operación y así determinar su modo de operación.

– Diseño:• Dado un punto de operación, encontrar un circuito

que lo sostenga.

28

Relación entre las tensiones.Convención de signos de las tensiones

A

B

+

-vAB

++

--

I

15

29

Polarización: npnTransistor npn en modo activo (“active mode”).Hay que polarizar dos uniones.

– BC inversora (“reverse”).

– BE directa (“forward”).

VCB

VBE

E

CB

IC

IE

IB

30

Polarización: pnpTransistor pnp en modo activo (“active mode”).Hay que polarizar dos uniones.

– BC inversora (“reverse”).

– BE directa (“forward”).

VEB

VBC

C

EB

IE

IC

IB

pnp

16

31

Polarización: comparación

VEB

VBC

C

EB

IE

IC

IB

pnp

VCB

VBE

E

CB

IC

IE

IB

npn

32

Posibles modos de operación

17

33


n p n

npn

B

E

VBE VCB

Modo Activo (“active mode”)

Unión BE polarización directaUnión BE polarización directa Unión BC polarización inversoraUnión BC polarización inversora

34


n p n

npn

B

E

VBE VBC

Modo saturación (“saturation mode”)

Unión BE polarización directaUnión BE polarización directa Unión BC polarización directaUnión BC polarización directa

18

35


n p n

npn

B

E

VEB VBC

Modo corte (“cut-off mode”)Unión BE polarización inversoraUnión BE polarización inversora Unión BC polarización

inversoraUnión BC polarización inversora

36


n p n

npn

B

E

VEB VBC

Modo inverso (“inverse mode”)

Unión BE polarización inversoraUnión BE polarización inversora Unión BC polarización directaUnión BC polarización directa

19

37

Modos de saturación y corte

Se utilizan ambos modos en cooperación para hacer que el transistor opere como un conmutador (“switch”).

38

Modo activo

• Es el modo utilizado para amplificador.

• Demostraremos más adelante que el circuito de base controla la corriente en el colector.

20

39

Activo vs. inverso• Aparentan ser lo mismo si se intercambian

los nombres de colector y emisor.• En la práctica no es así.

– Hay diferencias en construcción entre emisor y colector.

• Modo inverso normalmente no se utiliza en amplificación.

40

Activo vs. inverso

Es evidente que no es posible intercambiar los terminales E y C sin que tenga consecuencias.

Tampoco existe simetría entre la zona del colector y la del emisor.

21

41

Modo activo

42

n p n

B

E C

Operación en modo activonpn

VBE VCB

Unión BE polarización directaUnión BE polarización directa Unión BC polarización inversoraUnión BC polarización inversora

Asuma que VCB >>VBE> VT

22

43

Operación en modo activo

n p n

npn

B

E

VBE VCB

VBE inyecta electrones VBE inyecta electrones


Ceeee

44


n p n

npn

B

E

VBE VCB

Electrones se mueven por difusión hacia la base Electrones se mueven por difusión hacia la base


Ceeeeeeee

23

45

El sentido de la corriente es opuesto al movimiento de los electrones.


n p n

npn

B

E

VBE VCB

Parte se recombina, Parte se recombina,


Ceeee eeee

El resto es atraído por el potencial más alto del colectorEl resto es atraído por el potencial más alto del colector

Modelo de Corrientes Internas.

46

----

----

----

----

++++

++

++

++

+ -

--

---

---- -

--

- -

----

+++-

---

- -

Emisor (p +) Base (n -) Colector (p)

+ - + -

VBB VCCRBB RCC

IHEB

IEBEIECB

IIHBCHBC

IIHBCHBC

+ = ICBO

IE IB IICC

IR

IE = IB + IC

Operación en modo activo. Corrientes Internas PNP

24

47

Control

La corriente es controlada por el voltaje VBE.– A mayor voltaje VBE, mayor es la inyección de

electrones.– La corriente de electrones que pasa al lado del

colector es independiente del voltaje VCB.

La región del colector se diseña para proveer un área bien amplia que facilite recoger los electrones.

48

Descripción matemática.Modo Activo-Directo

25

49

Descripción matemáticaObjetivo:• Describir la

relación que existe entre la corriente del colector y lo que ocurre en el circuito de base a emisor.

n p n

B

E

VBE VCB

C

IEIB

IC

IE = IB + ICIE = IB + IC

• Se trata del comportamiento EXTERNO.

50

Corriente del colector

n p n

B

E

VBE VCB

C

IEIB

IC

TBE

Vv

SC eII =

VT es el voltaje termal 25 mV a temperatura ambiente.

IS = corriente de saturaciónWN

nqDAIA

inES

2

=

26

51

Corriente del colectorIS depende de la geometría y materiales utilizados.

AE = área seccional de la unión base-emisorDn = constante de difusión de electrones en la base.ni0 = densidad intrínsecaNA = densidad de impurezas donantes en el emisorW = espesor (ancho) de la base

AE = área seccional de la unión base-emisorDn = constante de difusión de electrones en la base.ni0 = densidad intrínsecaNA = densidad de impurezas donantes en el emisorW = espesor (ancho) de la base

n p WNnqDAI

A

inES

2

=

52

Corriente de base

β depende de la construcción del componente.

T

BEVv

bnPPN

APSB e

DW

LNDWNDIi ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

τ

2

5.0

La corriente de colector es directamente proporcional a la corriente de base.La corriente de colector es directamente proporcional a la corriente de base.

ββCV

vS

BieIi T

BE

== BC ii β=

betabeta

27

53

Corriente de emisor

Así que

n p n

B

E

VBE VCB

CIE

IB

IC

IE = IB + ICIE = IB + IC

BC ii β=

BBE iii β+=

oC

CE iii +=

βentonces

EC ii1+

=ββ

EC ii α=

donde

1+=ββα

betabetaalfaalfa

54

Ecuaciones que describen al transistor

Estas ecuaciones se pueden utilizar para construir modelos equivalentes para el transistor.

TBE

Vv

SC eIi =

Define cómo vBEcontrola a iC

Define cómo vBEcontrola a iC

Define cómo iBcontrola a iC.

Define cómo iBcontrola a iC.BC ii β=

EC ii α=

28

55

Corrientes. Modo activo

56

Relación de Tensiones- npn Activa_directa

C

E

IE = IB + IC

VCE = VCB + VBE

B

IB

IC

IEVBE

VCB

VCE

n

p

n

29

57

CIE = IB + IC

VEC = VEB + VBC

nBIB

IC

IEVEB

VBC

VEC

p

p

E

C

Relación de Tensiones- pnp Activa_directa

58

Resumen Modos de Funcionamiento NPN

30

59

Modelos

60

El modelo de Ebers-Moll

– Describir el comportamiento externo del transistor.

– Implanta directamente las ecuaciones.(tensiones y corrientes)

– No explica lo que ocurre internamente.

31

61

Modo Activa Directa

62

Saturado

32

63

Corte

64

IC

IB

Saturación

Z. Acti

va

Determinación del estado en zona activa o en saturación en circuitos

Zona Activa: IC ≈ IB·β

Saturación: IC < IB·β

Determinación del estado en zona activa o en saturación en circuitos

Zona Activa: IC ≈ IB·β

Saturación: IC < IB·β

Corte

La corriente de colector como función de la corriente de base.

33

65

Limitaciones de los modelos

Las ecuaciones anteriores no toman en cuenta el efecto de:

– Resistencia interna en el material semiconductor.

– Efecto capacitivo presente en las uniones.– Otros defectos que pueda tener la estructura.

66

Transistor pnp

34

67

Transistor pnp

• El análisis es similar al del npn si se hacen los siguientes ajustes.– Los huecos son los

portadores mayoritarios (no los electrones)

– Los voltajes y corrientes tienen polaridad opuesta.

p n p

pnp

iC

iBiE

68

Análisis grafico

35

69

Curvas características en emisor común en un transistor NPN

VBE

+

-

IC

IB C

E

B

VCE

+

-

Todas las magnitudes son positivas

70r

Circuito Práctico. Características de Entrada

a

a

36

71


Curvas de entrada

0

IB[µA]

VBE[V]

0,6

100 VCE=0

VCE=5V

VCE=10V

VBE

+

-

ICIB

C

E

B VCE

+

-

72

Circuito Práctico. Características de Salida

a

37

73


IB=0µA

IB= 100µA

IB= 200µA

IB= 300µA

IB= 400µAIC [mA]

VCE [V]

0

40

20

42 6

Curvas de salida

VBE

+

-

ICIB

C

EB

VCE

+

-

74

Potencia Disipada.

PD=VCE IC

38

75

Región activa

Región de saturación

vCE(V)

iC

0

iB = 0.01 mA

iB = 0.02 mA

iB = 0.03 mA


Región de corte

76


• vCE cambia muy poco con grandes cambios en iC.

• iC no depende de iB

• Note que las curvas paramétricas convergen en esta zona.

Región de corte

Región activa


vCE(V)

iC

0

iB = 0.01 mAiB = 0.02 mA

iB = 0.03 mA

En saturación:Unión BE: polarización directaUnión BC: polarización directa

En saturación:Unión BE: polarización directaUnión BC: polarización directa

39

77

Región de corte• No hay flujo de iC.,

• vBE por debajo de 0.7 V• Tampoco fluye iB

Región de corte

Región activa


vCE(V)

iC

0

iB = 0.01 mAiB = 0.02 mA

iB = 0.03 mA

En corte:Unión BE: polarización inversoraUnión BC: polarización inversora

En corte:Unión BE: polarización inversoraUnión BC: polarización inversora

78

Región activa• iC depende de vBE.

• iC depende de iB.

• Esto es lo deseable para circuitos que amplifican señales.

Región de corte

Región activa


vCE(V)

iC

0

iB = 0.01 mAiB = 0.02 mA

iB = 0.03 mA

En activa:Unión BE: polarización directaUnión BC: polarización inversora

En activa:Unión BE: polarización directaUnión BC: polarización inversora

40

79

Resumen Curvas Reales

80

Resumen Curvas según Modelo

0.2V

41

81

Cómo determinar el punto de operación

82

Región de corte

Región activa


vCE(V)

iC

0

iB = 0.01 mAiB = 0.02 mA

iB = 0.03 mA

Punto de operación

• Es el conjunto de valores que define cómo está operando el transistor en combinación con los componentes externos que le rodean.

• En este caso, IC, IB y VCE

XIC

VCE

IB

42

83

Punto de Trabajo. Método Analítico

IB

IC

IE

VCC

RC

VBB

RB

RE

84

Malla de Base

VBB = RB IB + VBE + RE IE

IE = IB + IC ≅ IB + β IB

Malla de Colector

VCC = RC IC + VCE + RE IE

IE ≈IC ≈ β IB

IB

IC

IE

Punto de Trabajo. Método AnalíticoVCC

RC

VBB

RB

RE

43

85

Calcular los valores de todas las corrientes del transistor y los voltajes VCy VCE.RC = 5KRE = 10KVCC = 10V VBB = 10 Vβ = 50Asuma que VBE = 0.7 V

VCC

VBB

RC

RE

VC

VE

+

+

--

Q

Calcular IC, IB, IE, VC y VCECalcular IC, IB, IE, VC y VCE

Ejemplo de análisis

86

Simplifique el circuito para eliminar el exceso de líneas y símbolos.

VCC

VBB

RC

RE

VC

VE

+

+

--

Q 5K

10K

VC

VE

Q

10V

-10VCalcular IC, IB, IE, VC y VCECalcular IC, IB, IE, VC y VCE


44

87

22

115K

10K

VC

VE

Q

10V

-10V


Asumiendo que esté activo,β =50, VBE = 0.7 VAsumiendo que esté activo,β =50, VBE = 0.7 V

Análisis lazo superior LVK11 CC V (5K)I 10 +=

Análisis lazo inferior LVK

22 10 (10K)IV 0 EBE −+=

Como VBE = 0.7V,

2’2’ 10 (10K)I0.7 0 E −+=

mA93.010K9.3V IE ==


88

22

115K

10K

VC

VE

Q

10V

-10V



Recordando que IC = αIE y que

CC V (5K)I 10 +=11

mA93.0 I E =

1+=ββα

Así que:

98.05150

==

EC II )98.0(= mA91.0=

βCI

=BI

Entonces:

mAmA 0182.05091.0

==


45

89

22

11


5K

10K

VC

VE

Q

10V

-10V



Con la ecuación 1:

CC V (5K)I 10 +=11

mA93.0 I E =

)5(10VC KIC−=

mA91.0 I C =

)5(91.010VC K−= V45.5=

90

Resumen del proceso

5K

10K

VC

VE

Q

10V

-10V

Simplifique el diagrama antes de escribir ecuaciones.Escriba las ecuaciones tomando en cuenta primero los valores que ya conoce.

El ejemplo anterior hubiese sido más sencillo haber empezado por la segunda ecuación.

Al resolver, preste atención al significado físico del resultado.

46

91

Comentarios

¿Cómo sabe que los valores obtenidos son correctos?– Al hacer el análisis estableció un estado de operación

para el transistor. (activo, VBE = 0.7V, β = 50).– Los valores de corriente que obtenga para IB, IC e IE

tienen que ser positivos, consistentes con la definición. – Si uno o más valores son negativos, el transistor no

está en el estado que se asumió. • Hay que tratar entonces saturación, corte o inverso.

92

Método Gráfico y Aproximado.

47

93

Punto de Trabajo. Método Gráfico

R

IB

IC

IE

VCC

RC

VBB

B

RE

94

Malla de Base

VBB = RB IB + VBE + RE IE

IE = IB + IC ≅ IB + β IB

Malla de Colector

VCC = RC IC + VCE + RE IE

IE ≈IC ≈ β IB

IB

IC

IE

Punto de Trabajo. Método GráficoVCC

RC

VBB

RB

RE

48

95

Recta de carga de la malla de entrada (base)

QIBQ

VBB – VBERB + (β +1) RE

VBB

VBEQ

Punto de Trabajo

96

Recta de carga de la malla de salida (colector)

VCC/RC+RE

VCC

QICQ

VCEQ

Punto de Trabajo

49

97

Resumen. Método Gráfico

• Para poder llevar a cabo el análisis gráfico hay que conocer:– La curva característica del dispositivo.– El punto de operación establecido por el

circuito externo.• En su defecto, debe tener datos sobre el

transistor. Por ejemplo, β

98

Ejemplos

50

99

Ejemplo 1

• Determinar el punto de operación (IC, IB, VCE)

• Datos: valores de los elementos indicados.

• Si el transistor estuviese activo, asuma β = 100 VBE= 0.7V4V

4.7K

3.3K

10V

100

Ejemplo 1

Proceso de solución• Siga la estrategia de escribir el

menor número posible de ecuaciones simultáneas.

• Mantenga un sistema de unidades consistentes. Dado que los voltajes están en voltios y las resistencias en KΩ, conviene expresar las corrientes en mA.

4V

4.7K

3.3K

10V

Determinar el punto de operación (IC, IB, VCE)Determinar el punto de operación (IC, IB, VCE)

β = 100 VBE =0.7Vβ = 100 VBE =0.7V

VC

VE

VB

51

101

Ejemplo 1

• Asuma un posible estado de operación.– Ejemplo: activo.

• Calcule los voltajes y corrientes que definen el punto de operación.– Verifique si los valores obtenidos

son consistentes con el estado asumido,

• Si no lo son, debe asumir otro estado y volver a calcular.

4V

4.7K

3.3K

10V

Determinar el punto de operación (IC, IB, VCE)Determinar el punto de operación (IC, IB, VCE)

β = 100 VBE =0.7Vβ = 100 VBE =0.7V

VC

VE

VB

102

Ejemplo 1

LVK en el circuito de base.

4V

4.7K

3.3K

10V

VC

VE

VB

)(3.37.04 EI+=

+0.7-

IE

mAIC 99.0=

Si el transistor está activo ya con esto puede calcular IC e IB.

IC = αIEIC = αIE

1+=ββα 99.0

1100100

=+

=

mAIE 00.1=

β = 100 VBE =0.7Vβ = 100 VBE =0.7V

IB = βICIB = βIC

mAIB 0099.0=

52

103

Ejemplo 1

4V

4.7K

3.3K

10V

VC

VE

VBIE

mAImAI

E

C

00.199.0

==

)(3.37.410 ECEC IVI ++=

LVK en el circuito de colector a emisor.

Substituyendo los valores de IC e IE ya encontrados

β = 100 VBE =0.7Vβ = 100 VBE =0.7V

mAIB 0099.0=

V05.2=CEV

Para obtener VCB

VCB = VCE - VBEVCB = VCE - VBE = 2.05 - 0.7 =1.35V= 2.05 - 0.7 =1.35V

IC

104

Ejemplo 1

4V

4.7K

3.3K

10V

mAImAI

E

C

00.199.0

==

¿Cómo sabe que el transistor realmente estaba en la región activa?

β = 100 VBE =0.7Vβ = 100 VBE =0.7V

mAIB 0099.0=V05.2=CEV

Unión BE – pol. directa

V35.1=CBV

VBE = 0.7 V asumidoIB e IE positivosIB e IE positivos OKOK

Unión BC – pol. inversoraVCB positivo y > VBE

IC positiva OKOK

53

105

Ejemplo 1

4V

4.7K

3.3K

10V

mAImAI

E

C

00.199.0

==

¿Cómo me daré cuenta que no está activo?Vea el siguiente ejemplo.

mAIB 0099.0=V05.2=CEVV35.1=CBV

106

Ejemplo 2

4V

4.7K

3.3K

10V Lo mismo que para el ejemplo 1 pero cambiando la resistencia que está entre emisor a tierra de 3.3 K a 0.33K.

0.33K0.33KInicialmente asumiremos que está activo para ver si esto es viable.

54

107

Ejemplo 2

4V

4.7K

3.3K

10V

+0.7-

0.33K0.33K

Por LVK en el circuito de BE)(33.07.04 EI+=

Que resulta en IE = 10 mA

mAIC 9.9=

Si el transistor está activo puede calcular IC e IB.

IC = αIEIC = αIE

1+=ββα 99.0

1100100

=+

=

IB = βICIB = βIC

mAIB 099.0=β = 100 VBE =0.7Vβ = 100 VBE =0.7V

108

β = 100 VBE =0.7Vβ = 100 VBE =0.7V

Ejemplo 2

4V

4.7K

3.3K

10V

+0.7-

0.33K0.33K

mAImAI

E

C

0.109.9

==

)(33.07.410 ECEC IVI ++=

LVK en el circuito de colector a emisor.

Substituyendo los valores de IC e IE ya encontrados

mAIB 099.0=

Esto no es consistente con operación activa.

Esto no es consistente con operación activa.

V53.69−=CEV

¿Entonces, en qué estado está? ¿Entonces, en qué estado está?

55

109

β = 100 VBE =0.7Vβ = 100 VBE =0.7V

Ejemplo 2

4V

4.7K

3.3K

10V

+0.7-

0.33K0.33K

Si no está activo, ¿cómo está?

Trate otro estado. Asumir corte no parece razonable ya que:

– si no fluyese IE, no habría caída en la R de 0.33K y como consecuencia

– vBE tendría que ser 4V. – sería difícil creer que la unión

BE no tiene polarización directa.

110

Ejemplo 2

4V

4.7K

3.3K

10V

+0.7-

0.33K0.33K

Trate saturación. Ya no es correcto utilizar β o α.

– Significaría volver a asumir que el transistor opera en la región activa.

Asumir que está saturado implica vBE =0.7 V, vCE = 0.2 V (aprox).

EC II 33.02.07.410 ++= mAIC 38.1=

EI33.07.04 += mAIE 0.10=

56

111

Ejemplo 2

4V

4.7K

3.3K

10V

+0.7-

0.33K0.33K

La corriente de base es IB = IE – IC. IB = 8.62 mA.

Los valores anteriores son consistentes en signo con lo que corresponde a saturación.

mAIC 38.1=mAIE 0.10=

112

Ejemplo 2

4V

4.7K

3.3K

10V

+0.7-

0.33K0.33K

Lecciones de este ejemplo

Determinar el estado del circuito requiere pensar sobre el fundamento físico de cada estado. No se trata sólo de fórmulas.Los valores de voltajes y corrientes encontrados bajo un estado probablemente no son aplicables a otro. Las ecuaciones de LVK o LCK probablemente sí lo sean.

57

113

Ejemplo 3

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q2

Determinar el punto de operación de cada transistor.Observe que hay dos transistores, uno npn y el otro pnp.

Notación: Debe entenderse que todas las resistencias superiores conectan a 15 V.Recuerde que ya existe una convención de corrientes y voltajes Q1 y Q2.

Notación: Debe entenderse que todas las resistencias superiores conectan a 15 V.Recuerde que ya existe una convención de corrientes y voltajes Q1 y Q2.

114

Ejemplo 3

Dato: si el transistor está activo asuma que β = 100 y vBE = 0.7 V.Debe determinar VE, VC, VB, IC, IB, e IE para cada transistor.Tiene que asumir algún estado para cada transistor y verificar si es correcta la hipótesis.Ejemplo: ambos activos.

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q2

58

115

Por LVK:15= (I1+IB1)(100) +I1(50)

Ejemplo 3

VC

VE

VB

I1+IB1

I1

IB1

+0.7 -

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q215 = 150 I1 + 100IB115 = 150 I1 + 100IB111

Por LVK en circuito BE de Q1:0= -I1(50)+0.7+IE1(3K)0= -I1(50)+0.7+IE1(3K)

Pero IE1=(β+1)IB1IE1=(β+1)IB1

Combinando -0.7= -I1(50)+(101)IB1(3K)-0.7= -I1(50)+(101)IB1(3K)

22

116

Ejemplo 3

I1+IB1

I1

IB1

+0.7 -

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q2

15 = 150 I1 + 100IB115 = 150 I1 + 100IB1

11

Resolviendo simultáneamente obtiene:

-0.7= -I1(50)+(101)IB1(3K)-0.7= -I1(50)+(101)IB1(3K)22

IB1=0.0127 mAIB1=0.0127 mA

Ahora puede calcular IE1 e IC1:IC1=1.27 mAIC1=1.27 mA

IE1=1.28 mAIE1=1.28 mA

59

117

Ejemplo 3

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q2

Aplique LVK al lazo de BE de Q2:0= IE2(2)+ 0.7 - (1.27 - IB2)(5)IE2 = (101)(IB2)Al resolver por IB2 queda:iC1

iB2

iC1 - iB2 iE2

IE2= 2.88 mAIE2= 2.88 mA

IB2= 0.0286 mAIB2= 0.0286 mAIC2= 2.86 mAIC2= 2.86 mA

118

Ejemplo 3

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q2

Antes de dar por buenos estos resultados verifique si son razonables.

Se calcularon asumiendo que ambos transistores estaban activos.

IB1=0.0127 mAIB1=0.0127 mA

IC1=1.27 mAIC1=1.27 mA

IE1=1.28 mAIE1=1.28 mA

Calcule VBC para ver si corresponde a polarización inversora... Calcule VBC para ver si corresponde a polarización inversora...

Ejemplo 3

IE2= 2.88 mAIE2= 2.88 mA

IB2= 0.0286 mAIB2= 0.0286 mAIC2= 2.86 mAIC2= 2.86 mA

60

119

Ejemplo 3

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q2

Calcule VB1.

IB2= 0.0275 mAIB2= 0.0275 mA

IE2= 2.78 mAIE2= 2.78 mAIC2= 2.75 mAIC2= 2.75 mA

IB1=0.0127 mAIB1=0.0127 mA

IC1=1.27 mAIC1=1.27 mA

IE1=1.28 mAIE1=1.28 mA

VB1= IE1(3K)+ 0.7 = 4.54 VCalcule VC1.

VC1= 15 –(IC1-IB2)(5K)

VC1= 16.48 VAsí que VCB1= VC1 – VB1.

VCB1=11.94 Vokok

Ejemplo 3

120

Ejemplo 3

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q2

Calcule VB2.

IB2= 0.0275 mAIB2= 0.0275 mA

IE2= 2.78 mAIE2= 2.78 mAIC2= 2.75 mAIC2= 2.75 mA

IB1=0.0127 mAIB1=0.0127 mA

IC1=1.27 mAIC1=1.27 mA

IE1=1.28 mAIE1=1.28 mA

VB2= VC1 =16.48 VCalcule VC2.

VC2= IC2(2.7K)

VC2= 7.42 VAsí que VCB2= VC2 – VB2.

VCB2= -9.06Vokok

Ejemplo 3

61

121

Ejemplo 3

Lecciones aprendidas• Debe desarrollar una estrategia

de solución que no dependa de construir sistemas de ecuaciones simultaneas. – En este ejemplo hubiese tenido 4

ecuaciones simultáneas por LVK. – Exprese las corrientes del

transistor en términos de otras.– Trabaje la solución de la entrada

hacia la salida, no al revés.

5K

3K

100K

50K

Q1

2K

2.7K

15V

Q2

transistor bjt

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