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8
transistores
8.1 transistores
8.3 Algunos datos sobre el transistor
8.5 Símbolos de transistores
8.7 Conexiones de transistores
8.9 Características de la base común
Conexión
8.11 Medición de corriente de fuga
8.13 Conexión de colector
común
8.15 Conexión de transistores de uso
común
8.17 Análisis de la línea de carga del
transistor 8.19 Forma práctica de dibujar un
circuito CE
8.21 Rendimiento del amplificador de
transistores 8.23 Potencia
nominal del transistor 8.25 Sistema de
numeración de dispositivos
semiconductores 8.27 Prueba de
transistores 8.29 Transistores versus
tubos de vacío
INTRODUCCIÓN
se forman, el dispositivo resultante se conoce como transistor. El transistor, un modelo completamente nuevo
Cuando se agrega
elemento
dopado es
a un
diodode
delograr
cristallade
tal manera que
dos uniones
pn de una manera
Tipo un
de tercer
dispositivo
electrónico:
capaz
amplificación
de señales
débiles
comparable y, a menudo, superior a la que se logra con los tubos de vacío. Los transistores son mucho más pequeños
que los tubos de vacío, no tienen filamento y, por lo tanto, no necesitan energía de calentamiento y pueden funcionar en
cualquier posición. Son mecánicamente fuertes, tienen una vida prácticamente ilimitada y pueden hacer algunos trabajos
mejor que los tubos de vacío.
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142
Principios de la electrónica
Inventado en 1948 por J. Bardeen y WH Brattain de Bell Telephone Laboratories, EE. UU.; transistor se ha convertido
ahora en el corazón de la mayoría de las aplicaciones electrónicas. Aunque el transistor tiene solo un poco más de 58 años, está
reemplazando rápidamente a los tubos de vacío en casi todas las aplicaciones. En este capítulo, centraremos nuestra atención
en los diversos aspectos de los transistores y sus crecientes aplicaciones en la industria electrónica de rápido desarrollo.
8.1 transistores
Un transistor consta de dos uniones pn formadas al *emparedar un semiconductor de tipo p o de tipo n entre un par de tipos
opuestos. Respectivamente ; hay dos tipos de transistores, a saber; (i) transistor npn (ii) transistor pnp Un transistor npn se
compone de dos semiconductores de tipo n separados
8.1 (i). Sin
por embargo,
una sección
undelgada
transistor
depnp
tipoestá
p , como
formado
se muestra
por dos secciones
en la figurap
separadas por una sección delgada de tipo n, como se muestra en la figura 8.1 (ii).
Figura 8.1
En cada tipo de transistor, se pueden observar los siguientes puntos: (i) Estas
son dos uniones pn . Por lo tanto, un transistor puede considerarse como una combinación de dos
diodos conectados espalda con espalda.
(ii) Hay tres terminales, uno tomado de cada tipo de semiconductor. (iii) La sección central es
una capa muy delgada. Este es el factor más importante en la función de un transistor.
Origen del nombre “Transistor”. Cuando se inventan
nuevos dispositivos, los científicos a menudo intentan idear
3 coleccionista
un nombre que describa adecuadamente el dispositivo. Un
transistor tiene dos uniones pn . Como se explica más
adelante, una unión tiene polarización directa y la otra tiene
polarización inversa. La unión con polarización directa tiene
2
Base
un camino de baja resistencia, mientras que una unión con
polarización inversa tiene un camino de alta resistencia. La
1
señal débil se introduce en el circuito de baja resistencia y la
salida se toma del circuito de alta resistencia. Por lo tanto,
1 emisor
2
3
un transistor transfiere una señal de baja resistencia a alta
resistencia. El prefijo 'trans' significa la propiedad de
transferencia de señal del dispositivo mientras que 'istor' lo
clasifica como un elemento sólido en la misma familia general con resistencias.
• baltea sesión:::algatas sesión pelajotimogergergergergergergergergerGulonosGGemp perdedor
* En la práctica, estos tres bloques p, n, p crecen del mismo cristal añadiendo las impurezas correspondientes
Sucesivamente.
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transistores
143
8.2 Denominación de los terminales del transistor Un transistor (pnp o npn)
tiene tres secciones de semiconductores dopados. La sección de un lado es el emisor y la sección del lado opuesto es el
colector. La sección central se llama base y forma dos uniones entre el emisor y el colector.
(i) Emisor. La sección de un lado que suministra portadores de carga (electrones o huecos) se llama emisor. El
emisor siempre está polarizado hacia adelante con la base para que pueda suministrar una gran cantidad de *portadores
mayoritarios. En la figura 8.2 (i), el emisor (tipo p) del transistor pnp tiene polarización directa y suministra cargas de hueco
a su unión con la base. De manera similar, en la figura 8.2 (ii), el emisor (tipo n) del transistor npn tiene una polarización
directa y suministra electrones libres a su unión con la base.
(ii) Coleccionista. La sección del otro lado que recoge las cargas se llama colector. El colector siempre tiene
polarización inversa. Su función es quitar cargas de su unión con la base.
En la figura 8.2 (i), el colector (tipo p) del transistor pnp tiene polarización inversa y recibe cargas de hueco que fluyen en el
circuito de salida. De manera similar, en la figura 8.2 (ii), el colector (tipo n) del transistor npn tiene polarización inversa y
recibe electrones.
Fig. 8.2
(iii) Base. La sección central que forma dos uniones pn entre el emisor y el colector se llama base. La unión baseemisor tiene polarización directa, lo que permite una baja resistencia para el circuito del emisor. La unión base-colector
tiene polarización inversa y proporciona una alta resistencia en el circuito del colector.
8.3 Algunos datos sobre el transistor
Antes de discutir la acción del transistor, es importante que el lector tenga en cuenta los siguientes hechos sobre el
transistor:
(i) El transistor tiene tres regiones, a saber; emisor, base y colector. La base es mucho más delgada que el emisor,
mientras que **el colector es más ancho que ambos, como se muestra en la Fig. 8.3. Sin embargo, por conveniencia, se
acostumbra mostrar que el emisor y el colector tienen el mismo tamaño.
(ii) El emisor está fuertemente dopado para que pueda inyectar una gran cantidad de portadores de carga (electrones
o huecos) en la base. La base está ligeramente dopada y es muy delgada; pasa la mayor parte de los portadores de carga
inyectados por el emisor al colector. El coleccionista está moderadamente dopado.
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* Agujeros si el emisor es de tipo p y electrones si el emisor es de tipo n.
** Durante el funcionamiento del transistor, se produce mucho calor en la unión del colector. El colector se hace más grande.
para disipar el calor.
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144
Principios de la electrónica
Fig. 8.3
(iii) El transistor tiene dos uniones pn , es decir , es como dos diodos. La unión entre el emisor y la base puede
llamarse diodo emisor-base o simplemente diodo emisor. La unión entre la base y el colector puede denominarse diodo
colector-base o simplemente diodo colector.
(iv) El diodo emisor siempre está polarizado en directa mientras que el diodo colector siempre está polarizado en
inversa.
(v) La resistencia del diodo emisor (con polarización directa) es muy pequeña en comparación con el diodo colector
(con polarización inversa). Por lo tanto, la polarización directa aplicada al diodo emisor es generalmente muy pequeña,
mientras que la polarización inversa en el diodo colector es mucho mayor.
8.4 Acción de transistores
La unión base-emisor de un transistor tiene polarización directa, mientras que la unión base-colector tiene polarización
inversa. Si por un momento ignoramos la presencia de la unión base-emisor, entonces prácticamente* no fluiría corriente
en el circuito del colector debido a la polarización inversa. Sin embargo, si la unión emisor-base también está presente,
entonces la polarización directa hace que fluya la corriente del emisor. Se ve que esta corriente de emisor fluye casi en
su totalidad en el circuito colector. Por lo tanto, la corriente en el circuito del colector depende de la corriente del emisor.
Si la corriente del emisor es cero, entonces la corriente del colector es casi cero.
Sin embargo, si la corriente del emisor es de 1 mA, entonces la corriente del colector también es de aproximadamente 1
mA. Esto es precisamente lo que sucede en un transistor. Ahora discutiremos esta acción de transistor para transistores
npn y pnp . (i) Funcionamiento del transistor npn. La figura 8.4 muestra el transistor npn con polarización directa
hacia la unión base del emisor y polarización inversa hacia la unión colector-base. La polarización directa hace que los
electrones en el emisor de tipo n fluyan hacia la base. Esto constituye la corriente de emisor IE. A medida que estos
electrones fluyen a través de la base de tipo p, tienden a combinarse con huecos. Como la base está ligeramente dopada
y es muy delgada, solo unos pocos electrones (menos del 5 %) se combinan con huecos para constituir la corriente de base** IB.
El resto (*** más del 95 %) pasa a la región del colector para constituir el circuito integrado de corriente del colector. De
esta manera, casi toda la corriente del emisor fluye en el circuito del colector. Está claro que la corriente del emisor es la
suma de las corrientes de colector y base, es decir
IE = IB + CI
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* En la práctica, fluiría muy poca corriente (unos pocos µA) en el circuito del colector. Se llama
El colector corta la corriente y se debe a los portadores minoritarios.
** Los electrones que se combinan con los huecos se convierten en electrones de valencia. Luego, como electrones de valencia, fluyen
hacia abajo a través de los agujeros y en el cable de la base externa. Esto constituye la corriente base IB.
*** Las razones por las que la mayoría de los electrones del emisor continúan su viaje a través de la base al colector para formar la
corriente del colector son: (i) La base está ligeramente dopada y es muy delgada. Por lo tanto, hay algunos huecos que encuentran
suficiente tiempo para combinarse con los electrones. (ii) La polarización inversa en el colector es bastante alta y ejerce fuerzas de
atracción sobre estos electrones.
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145
transistores
Figura 8.4
(ii) Funcionamiento del transistor pnp. La figura 8.5 muestra la conexión básica de un transistor pnp . los
La polarización directa hace que los orificios del emisor de tipo p fluyan hacia la base. Esto constituye el
emisor de corriente IE. A medida que estos agujeros se cruzan en la base de tipo n, tienden a combinarse con los electrones. Como
la base está ligeramente dopada y es muy delgada, por lo tanto, solo unos pocos agujeros (menos del 5%) se combinan con el
Figura 8.5
electrones El resto (más del 95%)
cruzar a la región colectora para constituir
emisor
colector de corriente IC. De esta forma, casi la
coleccionista
base
toda la corriente del emisor fluye en el colector
circuito. Cabe señalar que la conducción de corriente
-escribe
-escribe
norte
pags
-escribe
pags
dentro del transistor pnp es por agujeros.
Sin embargo, en los cables de conexión externos,
la corriente sigue siendo por electrones.
CI
BI
ES DECIR
Importancia de la acción del transistor. los
circuito de entrada (es decir , unión base-emisor) tiene
baja resistencia debido a la polarización directa
mientras que el circuito de salida (es decir , colector-base
unión) tiene alta resistencia debido a la inversión
WEB
Corrientes convencionales
parcialidad. Como hemos visto, el emisor de entrada
la corriente fluye casi por completo en el circuito del colector. Por lo tanto, un transistor transfiere la señal de entrada
corriente de un circuito de baja resistencia a un circuito de alta resistencia. Este es el factor clave responsable de
BCV
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146
Principios de la electrónica
la capacidad amplificadora del transistor. Discutiremos la propiedad amplificadora del transistor más adelante en este capítulo.
Nota. Hay dos tipos básicos de transistores: el transistor de unión bipolar (BJT) y el transistor de efecto de campo
(FET). Como veremos, estos dos tipos de transistores difieren tanto en sus características operativas como en su construcción
interna. Tenga en cuenta que cuando usamos el término transistor, significa transistor de unión bipolar (BJT). El
término proviene del hecho de que en un transistor bipolar hay dos tipos de portadores de carga (a saber, electrones y huecos)
que participan en las conducciones. Tenga en cuenta que bi significa dos y polar se refiere a polaridades. El transistor de
efecto de campo se denomina simplemente FET.
8.5 Símbolos de transistores En los diagramas
anteriores, los transistores se han mostrado en forma de diagrama. Sin embargo, por conveniencia, los transistores se
representan mediante diagramas esquemáticos. Los símbolos utilizados para los transistores npn y pnp se muestran en la
figura 8.6.
Figura 8.6
Tenga en cuenta que el emisor se muestra con una flecha que indica la dirección del flujo de corriente convencional con
polarización directa. Para la conexión npn , está claro que la corriente convencional sale del emisor como lo indica la flecha
saliente en la Fig. 8.6 (i). De manera similar, para la conexión pnp , la corriente convencional fluye hacia el emisor como lo
indica la flecha hacia adentro en la figura 8.6 (ii).
8.6 Circuito de transistor como amplificador Un transistor
aumenta la intensidad de una señal débil y, por lo
tanto, actúa como un amplificador. La figura 8.7 muestra el
circuito básico de un amplificador de transistores. La señal
débil se aplica entre la unión base-emisor y la salida se
toma a través de la carga RC conectada en el circuito del
colector. Para lograr una amplificación fiel, el circuito de
entrada siempre debe permanecer polarizado hacia
adelante. Para hacerlo, se aplica un voltaje de cd VEE en
el circuito de entrada además de la señal como
Figura 8.7
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transistores
147
mostrado. Este voltaje de CC se conoce como voltaje de polarización y su magnitud es tal que siempre mantiene el circuito de entrada
polarizado hacia adelante, independientemente de la polaridad de la señal.
Como el circuito de entrada tiene baja resistencia, un pequeño cambio en el voltaje de la señal provoca un cambio apreciable en
la corriente del emisor. Esto provoca casi el mismo cambio en la corriente del colector debido a la acción del transistor. La corriente del
colector que fluye a través de una resistencia de carga alta RC produce un gran voltaje a través de ella. Así, una señal débil aplicada en
el circuito de entrada aparece en forma amplificada en el circuito colector. Es de esta manera que un transistor actúa como amplificador.
Ilustración. La acción de un transistor
como amplificador puede hacerse más
Cómo funcionan los amplificadores
ilustrativa si consideramos los valores
típicos del circuito. Suponga que la
circuito que transporta
resistencia de carga del colector RC =
una gran corriente
5 kÿ.
Supongamos además que un cambio
eléctrica
de 0,1 V en el voltaje de la señal
produce un cambio de 1 mA en la
corriente del emisor.
Obviamente, el cambio en la corriente
del colector también sería de
Amplificador
aproximadamente 1 mA. Esta corriente
de colector que fluye a través de la
circuito
el amplificador
que
modifica la corriente
transporta
más grande en función
una pequeña
de la corriente más
corriente eléctrica
pequeña
carga del colector RC produciría un
voltaje = 5 kÿ × 1 mA = 5 V. Por lo
tanto, un cambio de 0,1 V en la señal
ha provocado un cambio de 5 V en el
circuito de salida. En otras palabras,
el transistor ha podido elevar el nivel de voltaje de la señal de 0,1 V a 5 V , es decir , la amplificación de voltaje es 50.
Vaya
Ejemplo 8.1. Un amplificador de transistor de base común tiene una resistencia de entrada de 20 y una resistencia
de salida de
Vaya
Vaya
100 k. La carga del colector
Suponga
es de 1 k.que
Si se
ÿacaplica
es casi
unauno.
señal de
500 mV entre el emisor y la base, encuentre la amplificación de voltaje.
Solución. **Higo. 8.8 muestra las condiciones del problema. Tenga en cuenta que la resistencia de salida es muy alta en
comparación con la resistencia de entrada. Esto no es sorprendente porque la unión de entrada (base a emisor) del transistor tiene
polarización directa mientras que la unión de salida (base a colector) tiene polarización inversa.
Figura 8.8
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* La razón es la siguiente. La unión colector-base tiene polarización inversa y tiene una resistencia muy alta del orden de mega
ohmios. Por lo tanto, el voltaje de la base del colector tiene poco efecto sobre la corriente del colector. Esto significa que se
puede insertar una gran resistencia RC en serie con el colector sin alterar la relación de corriente del colector con la corriente
del emisor, a saber. IC = ÿIE + ICBO. Por lo tanto, las variaciones de corriente del colector causadas por pequeñas
fluctuaciones de voltaje del emisor base dan como resultado cambios de voltaje en RC que son bastante altos, a menudo
cientos de veces más grandes que el voltaje emisor-base.
** La polarización de CC se omite en la figura porque nuestro interés se limita a la amplificación.
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148
Principios de la electrónica
Corriente de entrada, IE
= 25 mA.
Señal 500mV
=
También
20 ÿ
= 25 mA. Como ÿac es casi 1, la corriente de salida, IC = IE =
Voltaje de salida, Vout = IC RC = 25 mA × 1 kÿ = 25 V
ÿ
Amplificación de voltaje, Apagado =
EN
Vout 25 =
= 50
500 mV
comentarios de la señal . El lector puede notar que la acción amplificadora básica se produce transfiriendo un
corriente de un circuito de baja resistencia a uno de alta resistencia . En consecuencia, el nombre de transistor se da
al dispositivo combinando los dos términos dados en letras magenta a continuación:
Transferencia + Resistencia ÿÿ Transistor
8.7 Conexiones de transistores
Hay tres cables en un transistor , a saber, terminales de emisor, base y colector. Sin embargo, cuando un
transistor se va a conectar en un circuito, necesitamos cuatro terminales; dos para la entrada y dos para el
producción. Esta dificultad se supera haciendo que una terminal del transistor sea común a ambas entradas.
y terminales de salida. La entrada se alimenta entre este terminal común y uno de los otros dos
terminales. La salida se obtiene entre el terminal común y el terminal restante. Respectivamente; un transistor se puede conectar
en un circuito de las siguientes tres maneras:
(i) conexión de base común (ii) conexión de emisor común
(iii) conexión de colector común
Cada conexión de circuito tiene ventajas y desventajas específicas. Cabe señalar aquí que
independientemente de la conexión del circuito, el emisor siempre está polarizado en la dirección directa, mientras que el colector
siempre tiene una polarización inversa.
8.8 Conexión de base común
En esta disposición de circuito, la entrada se aplica entre el emisor y la base y la salida se toma del colector y la base. Aquí, la
base del transistor es común a los circuitos de entrada y salida y, por lo tanto, el
nombre conexión de base común. En la figura 8.9 (i), se muestra un circuito de transistor npn de base común mientras que
La figura 8.9 (ii) muestra el circuito de transistor pnp de base común.
Figura 8.9
1. Factor de amplificación de corriente (ÿ). Es la relación entre la corriente de salida y la corriente de entrada. en un
conexión de base común, la corriente de entrada es la corriente del emisor IE y la corriente de salida es el colector
CI actual .
La relación entre el cambio en la corriente del colector y el cambio en la corriente del emisor a colector constante
El voltaje base VCB se conoce como factor de amplificación de corriente, es decir
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149
transistores
*a =
DyoC
DyoY
a VCB constante
Está claro que el factor de amplificación actual es menor que ** unidad.
Este valor se puede aumentar (pero no más de la unidad) al disminuir
la corriente básica. Esto se logra haciendo la base delgada y
dopándolo ligeramente. Valores prácticos de ÿ en transistores comerciales
rango de 0.9 a 0.99.
2. Expresión para corriente de colector. Todo el emisor
Figura 8.10
la corriente no llega al colector. Se debe a que un pequeño porcentaje de la misma,
como resultado de las combinaciones de electrones y huecos que ocurren en el área de la base, da lugar a la corriente de base.
Además, como la unión colector-base está polarizada inversamente, parte de la corriente de fuga fluye debido a
a los transportistas minoritarios. Se sigue, por lo tanto, que la corriente total del colector consiste en:
(i) La parte de la corriente del emisor que llega al terminal del colector, es decir , ***ÿ IE.
(ii) La corriente de fuga Ifuga. Esta corriente se debe al movimiento de portadores minoritarios a través
unión base-colector debido a su polarización inversa. Esto es generalmente mucho más pequeño que
ÿ SÍ.
ÿ
Corriente total del colector, IC = ÿ IE + Ifuga
Está claro que si IE = 0 (es decir, el circuito del emisor está abierto), todavía fluye una pequeña corriente de fuga en el
circuito colector. Este Ileakage se abrevia como ICBO, lo que significa corriente de base de colector con emisor
abierto. El ICBO se indica en la Fig. 8.10.
IC = ÿ IE + ICBO
ÿ
Ahora
...(i)
IE = IC + IB
ÿ
IC = ÿ (IC + IB) + ICBO
o
IC (1 ÿ ÿ) = ÿ IB + ICBO
o
CI =
a
yo 1 - un
yo
B
+
CBO
1- a
...(ii)
La relación (i) o (ii) se puede usar para encontrar IC. Es más claro de estas relaciones que el coleccionista
La corriente de un transistor puede ser controlada por la corriente del emisor o de la base.
La Fig. 8.11 muestra el concepto de ICBO. En la configuración CB , una pequeña corriente de colector fluye incluso
cuando la corriente del emisor es cero. Esta es la corriente de fuga del colector (es decir , la corriente del colector cuando
emisor está abierto) y se denota por ICBO. Cuando también se aplica el voltaje del emisor VEE , los diversos
las corrientes son como se muestra en la Fig. 8.11 (ii).
Nota. Debido a la mejora de las técnicas de construcción, la magnitud de ICBO para fines generales y de baja potencia
transistores (especialmente los transistores de silicio) suele ser muy pequeño y puede despreciarse en los cálculos. Sin embargo,
para aplicaciones de alta potencia, aparecerá en el rango de microamperios. Además, ICBO es mucho temperatura
dependiente; aumenta rápidamente con el aumento de la temperatura. Por lo tanto, a temperaturas más altas, ICBO juega
un papel importante y debe ser atendido en los cálculos.
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* Si solo se consideran los valores de cd, entonces ÿ = IC/ IE.
** A primera vista, podría parecer que, dado que no hay ganancia de corriente, no se podría amplificar el voltaje o la potencia.
posible con este arreglo. Sin embargo, se puede recordar que la resistencia del circuito de salida es mucho mayor
que la resistencia del circuito de entrada. Por lo tanto, da lugar a ganancia de voltaje y potencia.
***
un =
yo
C
ÿ IC = ÿ IE
yo
Y
En otras palabras, ÿ IE parte de la corriente del emisor llega al terminal del colector.
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150
Principios de la electrónica
Figura 8.11
Ejemplo 8.2. En una conexión de base común, IE = 1mA, IC = 0,95mA. Calcular el valor de IB.
Solución. Usando la relación, IE = IB + IC
o
ÿ
1 = UNO + 0,95
IB = 1 - 0,95 = 0,05 mA
Ejemplo 8.3. En una conexión de base común, el factor de amplificación de corriente es 0,9. Si el emisor
la corriente es de 1 mA, determine el valor de la corriente base.
Solución.
Aquí, ÿ = 0,9, IE = 1 mA
yo
Ahora
un =
C
yo
Y
o
También
ÿ
IC = ÿ IE = 0,9 × 1 = 0,9 mA
IE = IB + CI
Corriente de base, IB = IE ÿ IC = 1 ÿ 0,9 = 0,1 mA
Ejemplo 8.4. En una conexión de base común, IC = 0,95 mA e IB = 0,05 mA. Encuentra el valor
de ÿ .
Solución.
Sabemos IE = IB + IC = 0,05 + 0,95 = 1 mA
yo
ÿ Factor de amplificación de corriente, ÿ =
C
yo
Y
=
0,95
1
= 0,95
Ejemplo 8.5. En una conexión de base común, la corriente del emisor es de 1 mA. Si el circuito emisor es
abierto, la corriente del colector es de 50 µA. Encuentre la corriente total del colector. Dado que a = 0,92.
Solución.
ÿ
Aquí, IE = 1 mA, ÿ = 0,92, ICBO = 50 µA
Corriente total del colector, IC = ÿ IE + ICBO = 0,92 × 1 + 50 × 10ÿ3
= 0,92 + 0,05 = 0,97 mA
Ejemplo 8.6. En una conexión de base común, la a = 0,95. La caída de voltaje a través de 2 kVaya resistencia
que se conecta en el colector es de 2V. Encuentre la corriente base.
Solución. La Fig. 8.12 muestra la conexión de base común requerida. La caída de tensión en RC (=
2 kÿ) es 2V.
ÿ
Ahora
CI = 2 V/2 kÿ = 1 mA
ÿ = IC/ IE
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transistores
ÿ
ES =
ALLÁ
=
a
1 =
1,05 mA
0,95
Usando la relación, IE = IB + IC
ÿ
IB = IE ÿ IC = 1,05 ÿ 1
= 0,05mA
Ejemplo 8.7. Para el circuito de base común que se muestra en
Fig. 8.13, determine IC y VCB. Suponga que el transistor
ser de silicona.
Solución. Como el transistor es de silicio, VBE = 0,7V.
Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al bucle del lado del emisor,
Figura 8.12
obtenemos,
AGUA = IE RE + VBE
vvEE ser
ÿ
o
ES =
RY
0.7 _
= 8 vv-
1.5k
= 4,87mA
Vaya
ÿ IC j IE = 4,87 mA
Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff
al bucle del lado del colector, tenemos,
VCC = IC RC + VCB
ÿ
VCB = VCC ÿ IC RC
= 18 V ÿ 4,87 mA × 1,2 kÿ = 12,16 V
Figura 8.13
8.9 Características de la conexión de base común
El comportamiento eléctrico completo de un transistor se puede describir estableciendo la interrelación de los
varias corrientes y voltajes. Estas relaciones se pueden mostrar convenientemente gráficamente y la
Las curvas así obtenidas se conocen como las características del transistor. Las características más importantes
de la conexión de base común son las características de entrada y las características de salida.
1. Característica de entrada. Es la curva entre la corriente del emisor IE y la tensión del emisor-base.
VEB a voltaje constante de base de colector VCB. los
la corriente del emisor generalmente se toma a lo largo del eje y
y voltaje emisor-base a lo largo del eje x. Figura 8.14
muestra las características de entrada de un transistor
típico en arreglo CB . Los siguientes puntos
se puede destacar de estas características:
(i) La corriente del emisor IE aumenta rápidamente
con un pequeño aumento en el voltaje emisor-base VEB.
Significa que la resistencia de entrada es muy pequeña.
(ii) La corriente del emisor es casi
independiente del voltaje VCB de la base del colector. Este
lleva a la conclusión de que la corriente del emisor (y
por lo tanto, la corriente del colector) es casi independiente
de voltaje del colector.
Resistencia de entrada. es la razon de cambio
en voltaje emisor-base (ÿVEB) a la resultante
Figura 8.14
151
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152
Principios de la electrónica
cambio en la corriente del emisor (ÿIE) a un voltaje de base de colector constante (VCB), es decir
D
Resistencia de entrada, ri =
EN
SER
D yo
a VCB constante
Y
De hecho, la resistencia de entrada es la oposición que se ofrece a la señal de corriente. Como un VEB muy pequeño es
suficiente para producir un gran flujo de corriente de emisor IE, por lo tanto, la resistencia de entrada es bastante pequeña, del
orden de unos pocos ohmios.
2. Característica de salida. Es la curva entre la corriente de colector IC y la tensión de colector-base VCB a *corriente de
emisor constante IE. Generalmente, la corriente del colector se toma a lo largo del eje y y el voltaje de la base del colector se toma
a lo largo del eje x. La figura 8.15 muestra las características de salida de un transistor típico en disposición CB .
Se pueden señalar los siguientes puntos
de las caracteristicas:
(i) La corriente del colector IC varía con VCB
solo a voltajes muy bajos (< 1V).
El transistor nunca se opera en esta región.
(ii) Cuando el valor de VCB se eleva por encima
de 1 ÿ 2 V, la corriente del colector se vuelve constante
como lo indican las curvas horizontales rectas. Significa
que ahora IC es independiente de VCB y depende solo
de IE . Esto es consistente con la teoría de que la
corriente del emisor fluye casi por completo hacia el
terminal del colector. el transistor es
Figura 8.15
siempre operado en esta región.
(iii) Un cambio muy grande en el voltaje de la base del colector produce solo un cambio muy pequeño en la corriente del
colector. Esto significa que la resistencia de salida es muy alta.
Resistencia de salida. Es la relación de cambio en el voltaje de la base del colector (ÿVCB) al resultado
cambio en la corriente del colector (ÿIC) a corriente de emisor constante, es decir
D
Resistencia de salida, ro =
EN
CB
yo ÿ
a IE constante
C
La resistencia de salida del circuito CB es muy alta, del orden de varias decenas de kiloohmios. Esto es
no sorprende porque la corriente del colector cambia muy levemente con el cambio en VCB.
8.10 Conexión de emisor común
En esta disposición de circuito, la entrada se aplica entre la base y el emisor y la salida se toma del colector y el emisor. Aquí, el
emisor del transistor es común a los circuitos de entrada y salida y, por lo tanto, el nombre de conexión de emisor común. La figura
8.16 (i) muestra un circuito de transistor npn de emisor común , mientras que la figura 8.16 (ii) muestra un circuito de transistor pnp
de emisor común.
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
*
IE debe mantenerse constante porque cualquier cambio en IE producirá el cambio correspondiente en IC. Aquí, estamos
interesados en ver cómo VCB influye en IC.
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153
transistores
Figura 8.16
1. Factor de amplificación de la corriente de base ( ÿ). En la conexión de emisor común, la corriente de entrada es IB
y la corriente de salida es IC.
La relación entre el cambio en la corriente del colector (ÿIC) y el cambio en la corriente de base (ÿIB) se conoce como
factor de amplificación de corriente base, es decir
D yo
b* =
C
D yo
B
En casi cualquier transistor, menos del 5% de la corriente del emisor fluye como corriente de base. Por lo tanto, los
El valor de ÿ es generalmente mayor a 20. Por lo general, su valor oscila entre 20 y 500. Este tipo de
La conexión se usa con frecuencia ya que proporciona una ganancia de corriente apreciable, así como una ganancia de voltaje.
Relación entre ÿ y ÿ. Existe una relación simple entre ÿ y ÿ. Esto se puede derivar como
sigue:
D yo
segundo =
C
...(i)
D yo
B
D yo
C
un = D
...(ii)
yo
Y
Ahora
IE = IB + CI
o
ÿIE = ÿIB + ÿIC
o
ÿIB = ÿIE ÿ ÿIC
Sustituyendo el valor de ÿ IB en exp. (yo), obtenemos,
D yo
segundo =
C
...(iii)
yo ÿ ÿ ÿ yo
CE
Dividiendo el numerador y el denominador de RHS de exp. (iii) por ÿIE, obtenemos,
segundo =
DIID /
ESTE
DI D
Y
DI D
Y
a
1 ÿ un
ÿ
ÿ
segundo =
=
yo
C
a
1 ÿ un
ÿ
ÿQ
un =
ÿ
yo
Y
Está claro que a medida que ÿ tiende a la unidad, ÿ tiende a infinito. En otras palabras, la ganancia actual en
La conexión del emisor común es muy alta. Es por esta razón que se utiliza este arreglo de circuito
en alrededor del 90 al 95 por ciento de todas las aplicaciones de transistores.
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* Si se consideran valores de cd, ÿ = IC / IB.
yo
ÿD
C
ÿ yoÿY D
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154
Principios de la electrónica
2. Expresión para corriente de colector. En el circuito emisor común, IB es la corriente de entrada y IC
es la corriente de salida.
...(i)
Sabemos IE = IB + IC IC =
y
...(ii)
ÿ IE + ICBO De exp.
Y
(ii), obtenemos, IC = ÿ I
o
IC (1 ÿ ÿ) = ÿ IB + ICBO
o
CI =
+ ICBO = ÿ (IB + IC) + ICBO
a
B
yo 1 - un
1
+
yo
1 ÿa
CBO
...(iii)
Desde exp. (iii), es evidente que si IB = 0 (es decir , el circuito base está abierto), la corriente del colector será
la corriente al emisor. Esto se abrevia como ICEO, lo que significa corriente de colector-emisor con la base abierta.
1
ÿ
yo
ICEO =
CBO
1 - un
1
Sustituyendo el valor de
yo
1 - un
CBO
= ICEO en exp. (iii), obtenemos,
a
yo
CI =
B
1 - un
+
yo
CEO
ÿ
o
IC = ÿ IB + ICEO
q
ÿ
ÿ
ÿ un
segundo =
1
ÿ ÿ ÿ un
Concepto de ICEO. En la configuración CE , fluye una pequeña corriente de colector incluso cuando la base
la corriente es cero [Ver Fig. 8.17 (i)]. Esta es la corriente de corte del colector (es decir , la corriente del colector que
fluye cuando la base está abierta) y se denota por ICEO. El valor de ICEO es mucho mayor que ICBO.
Figura 8.17
Cuando se aplica el voltaje base como se muestra en la Fig. 8.17 (ii), las diversas corrientes son:
Corriente base = IB
Corriente de colector = ÿ IB + ICEO
Corriente de emisor = Corriente de colector + Corriente de base
= (ÿ IB + ICEO) + IB = (ÿ + 1) IB + ICEO
Cabe señalar aquí que:
ÿ
1
ICEO =
1 - un
OICBO = (ÿ + 1) OICBO
ÿ
q
ÿ1
1
ÿ un
ÿ=ÿ+1
ÿÿ
8.11. Medición de corriente de fuga
Una corriente de fuga muy pequeña fluye en todos los circuitos de transistores. Sin embargo, en la mayoría de los casos, es bastante pequeño.
y puede ser despreciado.
(i) Circuito para prueba ICEO . La figura 8.18 muestra el circuito para medir ICEO. Como la base está abierta
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transistores
155
(IB = 0), el transistor está en corte. Idealmente, IC = 0 pero en realidad hay una pequeña corriente de colector a
emisor debido a los portadores minoritarios. Se llama ICEO (corriente de colector a emisor con base abierta). Este
la corriente suele estar en el rango de nA para el silicio. Un transistor defectuoso a menudo tendrá fugas excesivas
Actual.
Figura 8.19
Figura 8.18
(ii) Circuito para prueba ICBO . La Fig. 8.19 muestra el circuito para medir ICBO. Dado que el emisor es
abierto (IE = 0), hay una pequeña corriente desde el colector hasta la base. Esto se llama ICBO (colector a base).
corriente con emisor abierto). Esta corriente se debe al movimiento de portadores minoritarios a través de la unión
del colector de base. El valor de ICBO también es pequeño. Si en la medición, ICBO es excesivo, entonces hay
existe la posibilidad de que la base del colector esté en cortocircuito.
a = 0,9 (ii)
Ejemplo 8.8. Encuentre el valor de si b
(i)
=
0.9
a
=
1 -a
1 0.98
-
0.98
a
Solución. (i)
segundo =
(ii)
segundo =
(iii)
segundo =
=9
1-a
1 0.9
-
a
a = 0,99.
a = 0,98 (iii)
0.99
=
1-a
1 0.99
-
= 49
= 99
Ejemplo 8.9. Calcule IE en un transistor para el cual ÿ = 50 e IB = 20 µA.
Solución.
Aquí ÿ = 50, IB = 20 µA = 0,02 mA
yo
C
Ahora
segundo =
yo
B
ÿ
yo
C
= ÿIB = 50 × 0,02 = 1 mA
Usando la relación, IE = IB + IC = 0.02 + 1 = 1.02 mA
a
Ejemplo 8.10. Encuentre la clasificación
del transistor que se muestra en
Figura 8.20. Por lo tanto, determine el valor de IC utilizando ambas
a y
b
clasificaciones del transistor.
Solución. La figura 8.20 muestra las condiciones del problema.
=
un =
segundo
segundo
1
+
49
1 +49
= 0,98
El valor de IC se puede encontrar utilizando la calificación ÿ o ÿ como
por debajo :
IC = ÿIE = 0,98 (12 mA) = 11,76 mA
También
IC = ÿIB = 49 (240 µA) = 11,76 mA
Figura 8.20
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156
Principios de la electrónica
Ejemplo 8.11. Para un transistor, ÿ = 45 y voltaje
caída a través de 1kÿ que está conectado en el circuito del colector
es de 1 voltio Encuentre la corriente base para la conexión del emisor
común.
Solución. La figura 8.21 muestra la conexión del emisor común
requerida. La caída de tensión en RC (= 1 kÿ) es de 1 voltio.
1
ÿ
CI =
EN
= 1mA
1 kÿ
yo
C
Ahora
segundo =
yo
B
Figura 8.21
ÿ
BI =
CI
1
=
= 0,022mA
45
ÿ
Ejemplo 8.12. Un transistor está conectado en una
configuración de emisor común (CE) en la que el suministro del
colector es de 8 V y la caída de voltaje en la resistencia RC
conectado en el circuito colector es de 0,5V. El valor de
RC = 800 ÿ Si ÿ = 0.96, determine:
(i) tensión colector-emisor
(ii) corriente base
Solución. La Fig. 8.22 muestra el común requerido
conexión del emisor con varios valores.
(i) Tensión colector-emisor,
VCE = VCC ÿ 0,5 = 8 ÿ 0,5 = 7,5 V
(ii) La caída de tensión en RC (= 800 ÿ) es de 0,5 V.
ÿ
Ahora
CI =
segundo =
ÿ Corriente base, IB =
0,5 V 5 =
a
=
1 -a
1 0.96
-
ÿ
mA = 0,625 mA
8
800 ÿ
CI
Figura 8.22
=
0,96
0.625
= 24
= 0,026mA
24
Ejemplo 8.13. Un transistor npn a temperatura ambiente tiene su emisor desconectado. un voltaje
de 5V se aplica entre el colector y la base. Con colector positivo fluye una corriente de 0,2 µA. Cuando
se desconecta la base y se aplica el mismo voltaje entre colector y emisor, la corriente es
a , IE e IB cuando la corriente del colector es de 1 mA.
se encontró que era 20 µA. Encuentre
Figura 8.23
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157
transistores
Solución. Cuando el circuito del emisor está abierto [Ver Fig. 8.23 (i)], la unión colector-base está
polarización inversa. Fluye una pequeña ICBO de corriente de fuga debido a los portadores minoritarios.
ÿ
...dado
ICBO = 0,2 µA
Cuando la base está abierta [consulte la Fig. 8.23 (ii)], fluye una pequeña corriente de fuga ICEO debido a los portadores minoritarios.
ÿ
. . . dado
ICEO = 20 µA
yo
CBO
Sabemos
ICEO =
1 ÿ un
0.2
1 - un
20 =
o
ÿ = 0,99
ÿ
Ahora
IC = ÿ IE + ICBO
Aquí
IC = 1mA = 1000 µA; ÿ = 0,99; ICBO = 0,2 µA
ÿ
1000 = 0,99 × IE + 0,2
1000 0.2
ÿ
o
ES =
y
= 1010 µA
0.99
IB = IE ÿ IC = 1010 ÿ 1000 = 10 µA
Ejemplo 8.14. La corriente de fuga del colector en un transistor es de 300 A en la disposición CE. si ahora
el transistor está conectado en arreglo CB, ¿cuál será la corriente de fuga? Dado que = 120.
b
metro
Solución.
ICEO = 300 ÿA
ÿ = 120; ÿ = ÿ + 1
b 120
=
+
120 1
= 0,992
yo
CBO
Ahora,
ÿ
ICEO =
1 – un
ICBO = (1 – ÿ) ICEO = (1 – 0,992) × 300 = 2,4 ÿA
Tenga en cuenta que la corriente de fuga en la disposición CE (es decir , ICEO) es mucho mayor que en la disposición CB
(es decir , ICBO).
Ejemplo 8.15. Para cierto transistor, IB = 20 A; CI = 2 mA y
metro
b = 80. Calcular ICBO.
Solución.
IC = ÿIB + ICEO
o
ÿ
Ahora
ÿ
2 = 80 × 0,02 + ICEO
ICEO = 2 – 80 × 0,02 = 0,4 mA
un =
80 =
b + 1 80 1
+
= 0,988
ICBO = (1 – ÿ) ICEO = (1 – 0,988) × 0,4 = 0,0048 mA
b
Ejemplo 8.16. Usando diagramas, explique la corrección de la relación ICEO = (+ 1) ICBO.
Solución. La corriente de fuga ICBO es la corriente que fluye a través de la unión base-colector
cuando el emisor está abierto como se muestra en la Fig. 8.24. Cuando el transistor está en disposición CE , la *base
corriente (es decir , ICBO) se multiplica por ÿ en el colector como se muestra en la figura 8.25.
ÿ
ICEO = ICBO + ÿICBO = (ÿ + 1) ICBO
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* El ICBO actual se amplifica porque se ve obligado a fluir a través de la unión base-emisor.
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158
Principios de la electrónica
Figura 8.25
Figura 8.24
Ejemplo 8.17 Determine VCB en el circuito de transistor * que se muestra en la figura 8.26 (i). el transistor es
de silicio y tiene = 150.
b
Figura 8.26
Solución. La Fig. 8.26 (i) muestra el circuito del transistor, mientras que la Fig. 8.26 (ii) muestra las diversas corrientes
y voltajes junto con polaridades.
Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al bucle base-emisor, tenemos,
VBB – IB RB – VBE = 0
o
ÿ
Ahora
–
vv
BB ser
RB
BI =
= 5V-0.7V
10 k oh
= 430 ÿA
IC = ÿIB = (150)(430 ÿA) = 64,5 mA
VCE = VCC – IC RC
= 10 V – (64,5 mA) (100 ÿ) = 10 V – 6,45 V = 3,55 V
Sabemos que: VCE = VCB + VBE
ÿ
VCB = VCE – VBE = 3,55 – 0,7 = 2,85 V
a calificación de
Ejemplo 8.18. En un transistor, IB = 68 A, IE = 30 mA y el transistor.b = 440. Determinar el
a
b clasificación del transistor.
metro
Luego determine el valor de IC usando tanto la clasificación como
Solución.
un =
b440
=
b + 1 440 1 +
= 0.9977
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* La resistencia RB controla la corriente de base IB y, por lo tanto, la corriente de colector IC ( =
bBI). Si RB aumenta, el
la corriente de base (IB) disminuye y, por lo tanto, la corriente de colector (IC) disminuirá y viceversa.
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transistores
159
CI = ÿ IE = (0,9977) (30 mA) = 29,93 mA
También
IC = ÿIB = (440) (68 ÿA) = 29,93 mA
Ejemplo 8.19. Un transistor tiene las siguientes clasificaciones: IC (máx.)
Determine el valor máximo permitido de IB para el dispositivo.
= 500mA y
b máximo = 300.
Solución.
yo
=
C máx.
IB (máx.)
( segundo
) 500mA
=
300
= 1,67 mA
máximo
Para este transistor, si se permite que la corriente base supere los 1,67 mA, la corriente del colector
exceda su clasificación máxima de 500 mA y el transistor probablemente se destruirá.
Ejemplo 8.20. La figura 8.27 muestra las fallas de circuito abierto en un transistor. cual sera el circuito
comportamiento en cada caso?
Figura 8.27
Solución. *La figura 8.27 muestra las fallas de circuito abierto en un transistor. Hablaremos del circuito.
comportamiento en cada caso.
(i) Emisor abierto. La figura 8.27 (i) muestra una falla de emisor abierto en un transistor. Desde el coleccionista
El diodo no tiene polarización directa, está APAGADO y no puede haber corriente de colector ni corriente de base.
Por lo tanto, no habrá caídas de voltaje a través de ninguna de las resistencias y el voltaje en la base y en el
los cables colectores del transistor serán de 12V.
(ii) Base abierta. La figura 8.27 (ii) muestra una falla de base abierta en un transistor. Como la base está abierta,
no puede haber corriente de base para que el transistor esté en corte. Por lo tanto, todas las corrientes de los transistores son
0A. En este caso, los voltajes de base y colector serán ambos de 12V.
Nota. Cabe señalar que una falla abierta en la base o en el emisor producirá una falla similar.
resultados.
(iii) Colector abierto. La figura 8.27 (iii) muestra una falla de colector abierto en un transistor. En este caso,
el diodo emisor todavía está ENCENDIDO, por lo que esperamos ver 0,7 V en la base. Sin embargo, veremos 12V en el
colector porque no hay corriente de colector.
Ejemplo 8.21. La figura 8.28 muestra las fallas de cortocircuito en un transistor. cual sera el circuito
comportamiento en cada caso?
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* La resistencia de colector RC controla la tensión de colector VC (= VCC – ICRC). Cuando RC aumenta, VC disminuye
y viceversa.
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160
Principios de la electrónica
Figura 8.28
Solución. La figura 8.28 muestra las fallas de cortocircuito en un transistor. Discutiremos el comportamiento del circuito
en cada caso.
(i) Cortocircuito colector-emisor. La figura 8.28 (i) muestra un cortocircuito entre el colector y el emisor. El diodo
emisor todavía tiene polarización directa, por lo que esperamos ver 0,7 V en la base. Dado que el colector está en cortocircuito
con el emisor, VC = VE = 0V. (ii) Base-emisor corto. La figura 8.28 (ii) muestra un cortocircuito entre la base y el emisor.
Dado que la base ahora está directamente conectada a tierra, VB = 0. Por lo tanto, la corriente a través de RB se
desviará a tierra y no habrá corriente para polarizar directamente el diodo emisor. Como resultado, el transistor se cortará y
no habrá corriente de colector. Entonces, esperamos que el voltaje del colector sea de 12V.
(iii) Cortocircuito en la base del colector. La figura 8.28 (iii) muestra un cortocircuito entre el colector y la base. En
este caso, el diodo emisor todavía tiene polarización directa, por lo que VB = 0,7 V. Ahora, sin embargo, debido a que el
colector está en cortocircuito con la base, VC = VB = 0.7V.
Nota. El cortocircuito colector-emisor es probablemente el tipo de falla más común en un transistor. Esto se debe a que
la corriente de colector (IC) y el voltaje de colector-emisor (VCE) son responsables de la mayor parte de la disipación de
potencia en el transistor. Como veremos (Ver Art. 8.23), la disipación de potencia en un transistor se debe principalmente a
IC y VCE (es decir, PD = VCE IC). Por lo tanto, es más probable que el chip de transistor entre el colector y el emisor se
derrita primero.
8.12 Características de la conexión del emisor común
Las características importantes de esta disposición de circuito son las características de entrada y las características de
salida.
Figura 8.29
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transistores
161
1. Característica de entrada. Es la curva entre la corriente base IB y el voltaje base-emisor VBE
a tensión colector-emisor constante VCE.
Las características de entrada de una conexión CE se pueden determinar mediante el circuito que se muestra en la figura 8.29.
Manteniendo VCE constante (digamos a 10 V), observe la corriente base IB para varios valores de VBE. Luego trace las lecturas
obtenidas en el gráfico, tomando IB a lo largo del eje y y VBE a lo largo del eje x. Esto da la característica de entrada a VCE = 10 V,
como se muestra en la figura 8.30. Siguiendo un procedimiento similar, se puede dibujar una familia de características de entrada.
De las características se pueden destacar los siguientes puntos:
(i) La característica se parece a la de una curva de diodo con
polarización directa. Esto es de esperar ya que la sección baseemisor del transistor es un diodo y tiene polarización directa.
(ii) En comparación con la disposición CB , IB aumenta menos
rápidamente con VBE. Por lo tanto, la resistencia de entrada de un
circuito CE es mayor que la del circuito CB .
Resistencia de entrada. Es la relación entre el cambio en el
Figura 8.30
voltaje base-emisor (ÿVBE) y el cambio en la corriente base (ÿIB) a
VCE constante, es decir
Resistencia de entrada, ri =
D ENSER
D yoB
a VCE constante
El valor de la resistencia de entrada para un circuito CE es del orden de unos cientos de ohmios.
2. Característica de salida. Es la curva entre la corriente de colector IC y el voltaje de colector-emisor VCE a una corriente de
base constante IB.
Las características de salida de un circuito CE se pueden dibujar con la ayuda del circuito que se muestra en la Fig.
8.29. Manteniendo la corriente de base IB fija en algún valor, por ejemplo, 5 µA, tenga en cuenta la corriente de colector IC para
varios valores de VCE. Luego trace las lecturas en un gráfico, tomando IC a lo largo del eje y y VCE a lo largo del eje x.
Esto da la característica de salida en IB = 5 µA como se muestra en la figura 8.31 (i). La prueba se puede repetir para IB = 10 µA
para obtener la nueva característica de salida como se muestra en la Fig. 8.31 (ii). Siguiendo un procedimiento similar, se puede
dibujar una familia de características de salida como se muestra en la figura 8.31 (iii).
Fig. 8.31
Se pueden observar los siguientes puntos a partir de las características: (i) La
corriente de colector IC varía con VCE para VCE entre 0 y 1V solamente. Después de esto, la corriente del colector se vuelve
casi constante e independiente de VCE. Este valor de VCE hasta qué colector
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162
Principios de la electrónica
Los cambios actuales de IC con VCE se denominan voltaje de rodilla (Vknee). Los transistores siempre funcionan en
la región por encima del voltaje de la rodilla.
(ii) Por encima del voltaje de rodilla, IC es casi constante. Sin embargo, un pequeño aumento en IC con el aumento
VCE es causado por la capa de agotamiento del colector que se ensancha y captura algunos portadores mayoritarios más antes de
que se produzcan combinaciones de huecos de electrones en el área de la base.
(iii) Para cualquier valor de VCE por encima del voltaje de rodilla, la corriente de colector IC es aproximadamente igual a
ÿ × IB.
Resistencia de salida. Es la relación entre el cambio en el voltaje colector-emisor (ÿVCE) y el cambio en
corriente de colector (ÿIC) a IB constante, es decir
D ENESTE
Resistencia de salida, ro =
D yoC
en IB constante
Cabe señalar que mientras que las características de salida del circuito CB son horizontales, tienen
Desnivel apreciable para el circuito CE . Por lo tanto, la resistencia de salida de un circuito CE es menor que la de
circuito CB . Su valor es del orden de 50 kÿ.
8.13 Conexión del colector común
En esta disposición de circuito, la entrada se aplica entre la base y el colector, mientras que la salida se toma entre
el emisor y el colector. Aquí, el colector del transistor es común a los circuitos de entrada y salida.
y de ahí el nombre de conexión de colector común. La figura 8.32 (i) muestra un circuito transistor npn de colector común ,
mientras que la figura 8.32 (ii) muestra un circuito pnp de colector común.
Figura 8.32
(i) Factor de amplificación de corriente ÿ. En el circuito colector común, la corriente de entrada es la base
la corriente IB y la corriente de salida es la corriente del emisor IE. Por lo tanto, la amplificación de corriente en este circuito
El arreglo se puede definir como:
D ( IE) y el cambio en la corriente de base ( IB)Dse conoce como
La relación entre el cambio en la corriente del emisor
factor de amplificación de corriente en la disposición de colector común (CC), es decir
D yo
c=
Y
D yo
B
Este circuito proporciona aproximadamente la misma ganancia de corriente que el circuito emisor común como ÿIE j ÿIC.
Sin embargo, su ganancia de voltaje es siempre menor que 1.
Relación entre c y a
D yo
c=
Y
D yo
...(i)
B
D yo
un =
C
D yo
Y
...(ii)
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163
transistores
Ahora
IE = IB + CI
o
ÿIE = ÿIB + ÿIC
o
ÿIB = ÿIE – ÿIC
Sustituyendo el valor de ÿIB en exp. (yo), obtenemos,
c=
DyoY
yo Yre-re yoC
Dividiendo el numerador y el denominador de RHS por ÿIE, obtenemos,
D yoY
yo_
c=
Y
1
=
yo d
Y d yo C
1 ÿ un
ÿ
D IDY
ÿ
c=
ÿ
ÿ
ÿ yo
DC
q a =
yo
ÿ ÿ YD
ÿ
yo
Y
1
1 - un
(ii) Expresión para corriente de colector
Sabemos
IC = ÿ IE + ICBO
También
IE = IB + IC = IB + (ÿ IE + ICBO)
(Ver Art. 8.8)
IE (1 – ÿ) = IB + ICBO
ÿ
yo
o
B
ES =
-a -a
+
yo
CBO
11
o
CI ; IE = *(ÿ + 1) IB + (ÿ + 1) ICBO
(iii) Aplicaciones. El circuito colector común tiene una resistencia de entrada muy alta (alrededor de 750 kÿ)
y muy baja resistencia de salida (alrededor de 25 ÿ). Por esta razón, la ganancia de voltaje proporcionada por este
El circuito siempre es menor que 1. Por lo tanto, esta disposición de circuito rara vez se usa para amplificación.
Sin embargo, debido a la resistencia de entrada relativamente alta y la resistencia de salida baja, este circuito es principalmente
se utiliza para igualar la impedancia , es decir , para impulsar una carga de baja impedancia desde una fuente de alta impedancia.
8.14 Comparación de conexiones de transistores
La comparación de varias características de las tres conexiones se da a continuación en la tabla
forma.
Emisor común Colector común
N. S. Característica Base común
1.
Resistencia de entrada Baja (alrededor de 100 ÿ) Baja (alrededor de 750 ÿ) Muy alta (alrededor de
2.
Resistencia de salida Muy alta (alrededor
3.
Ganancia de voltaje
alrededor de 150
alrededor de 500
4.
Aplicaciones
Para aplicaciones de
Para frecuencia de audio Para impedancia
alta frecuencia
coincidencia de aplicaciones
No (menos de 1)
Alto (ÿ)
750 kÿ)
Alto (alrededor de 45 kÿ) Bajo (alrededor de 50 ÿ)
de 450 kÿ)
5.
Ganancia de corriente
Vale la pena señalar los siguientes puntos sobre las disposiciones de los transistores:
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* segundo =
a
1
ÿ un
ÿÿ+1=
a
1 - un
+ =1
1
1- a
menos que 1
Apreciable
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164
Principios de la electrónica
(i) Circuito CB. La resistencia de entrada (ri ) del circuito CB es baja porque IE es alta. La resistencia de salida (ro)
es alta debido al voltaje inverso en el colector. No tiene ganancia de corriente (ÿ < 1) pero la ganancia de voltaje puede
ser alta. El circuito CB rara vez se usa. La única ventaja del circuito CB es que proporciona una buena estabilidad frente
al aumento de temperatura. (ii) Circuito CE. La resistencia de entrada (ri ) de un circuito CE es alta debido al pequeño
IB. Por lo tanto, ri para un circuito CE es mucho más alto que el de un circuito CB . La resistencia de salida (ro) del
circuito CE es menor que la del circuito CB . La ganancia de corriente del circuito CE es grande porque IC es mucho más
grande que IB. La ganancia de voltaje del circuito CE es mayor que la del circuito CB . El circuito CE generalmente se
usa porque tiene la mejor combinación de ganancia de voltaje y ganancia de corriente. La desventaja del circuito CE es
que la corriente de fuga se amplifica en el circuito, pero se pueden usar métodos de estabilización de polarización.
(iii) Circuito CC. La resistencia de entrada (ri ) y la resistencia de salida (ro) del circuito CC son respectivamente
altas y bajas en comparación con otros circuitos. No hay ganancia de voltaje (Av < 1) en un circuito CC .
Este circuito se usa a menudo para igualar impedancias.
8.15 Conexión de transistor de uso común De las tres conexiones de transistor, el circuito
de emisor común es el más eficiente. Se utiliza en alrededor del 90 al 95 por ciento de todas las aplicaciones de
transistores. Las principales razones del uso generalizado de esta disposición de circuitos son: (i) Alta ganancia de
corriente. En una conexión de emisor común, IC es la corriente de salida e IB es la corriente de entrada. En esta
disposición de circuito, la corriente de colector viene dada por: IC = ÿ IB + ICEO Como el valor de ÿ es muy grande,
la corriente de salida IC es mucho mayor que la de entrada
IB actual . Por lo tanto, la ganancia actual en el arreglo CE es muy alta. Puede variar de 20 a 500.
(ii) Alto voltaje y ganancia de potencia. Debido a la alta ganancia de corriente, el circuito de emisor común tiene
la tensión y la ganancia de potencia más altas de las tres conexiones de transistores. Esta es la principal razón para usar
el transistor en esta disposición de circuito. (iii) Moderada relación de impedancia de salida a entrada. En un circuito
de emisor común, la relación entre la impedancia de salida y la impedancia de entrada es pequeña (alrededor de
50). Esto hace que esta disposición de circuito sea ideal para el acoplamiento entre varias etapas de transistores. Sin
embargo, en otras conexiones, la relación entre la impedancia de salida y la impedancia de entrada es muy grande y, por
lo tanto, el acoplamiento se vuelve muy ineficiente debido a la gran falta de coincidencia.
8.16 Transistor como amplificador en arreglo CE La figura 8.33 muestra el circuito amplificador npn de
emisor común . Tenga en cuenta que una batería VBB está conectada en el circuito de entrada además del voltaje de la
señal. Este voltaje de CC se conoce como voltaje de polarización y su magnitud es tal que siempre mantiene la unión
emisor-base polarizada hacia adelante, independientemente de la polaridad de la fuente de la señal.
Operación. Durante el semiciclo positivo de la señal **, aumenta la polarización directa a través de la unión emisor-base.
Por lo tanto, fluyen más electrones desde el emisor al colector a través de la base.
Esto provoca un aumento en la corriente del colector. El aumento de la corriente del colector produce una mayor caída
de tensión en la resistencia de carga del colector RC. Sin embargo, durante el semiciclo negativo de la
• baltea sig. Peso mensaje empción a la obra
* Si no se proporciona voltaje de polarización de CC, entonces durante el semiciclo negativo de la señal, la unión emisor-base
tendrá polarización inversa. Esto alterará la acción del transistor.
** A lo largo del libro, usaremos señales de onda sinusoidal porque son convenientes para probar amplificadores.
Pero debe tenerse en cuenta que las señales (por ejemplo , voz, música, etc.) con las que trabajamos son generalmente
complejas y se parecen poco a una onda sinusoidal. Sin embargo, el análisis de la serie de Fourier nos dice que tales señales
complejas pueden expresarse como una suma de ondas sinusoidales de varias frecuencias.
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165
transistores
señal, la polarización directa a través de la unión base-emisor se reduce. Por lo tanto, la corriente del colector
disminuye. Esto da como resultado la disminución del voltaje de salida (en la dirección opuesta). Por lo tanto, un amplificado
la salida se obtiene a través de la carga.
Figura 8.34
Figura 8.33
Análisis de corrientes de colector. Cuando no se aplica ninguna señal, el circuito de entrada tiene polarización directa
por la batería VBB. Por lo tanto, un IC de corriente de colector de cd fluye en el circuito del colector. Se llama
corriente de colector de señal cero. Cuando se aplica el voltaje de la señal, la polarización directa en la
unión base del emisor aumenta o disminuye dependiendo de si la señal es positiva o negativa.
Durante el semiciclo positivo de la señal, la polarización directa en la unión base-emisor aumenta,
causando la corriente total del colector iC aumentar Ocurrirá lo contrario para el semiciclo negativo de la
señal.
La Fig. 8.34 muestra el gráfico de la corriente total del colector iC contra el tiempo Del gráfico, es claro que
la corriente total del colector consta de dos componentes, a saber;
(i) La corriente de colector de CC IC (corriente de colector de señal cero) debido a la polarización de la batería VBB. Esto es
la corriente que fluye en el colector en ausencia de señal.
(ii) La corriente del colector ca i
ÿ Corriente total de colector, i
C
debido a la señal.
C = yoC + CI
La salida útil es la caída de voltaje a través de la carga del colector RC debido al componente de CA iC. los
El propósito de la corriente de colector de señal cero es asegurar que la unión base-emisor esté polarizada hacia adelante en
todo el tiempo. La siguiente tabla muestra los símbolos que se emplean generalmente para corrientes y voltajes en transistores.
aplicaciones
S. N° Particular
CA instantánea
corriente continua
Total
1.
Emisor de corriente
iy
2.
Colector actual
iC
CI
iC
3.
Corriente base
ib
BI
iB
4.
Tensión colector-emisor
Voltaje emisor-base
vce
VCE
vCE
web
WEB
vEB
5.
ES DECIR
iY
8.17 Análisis de línea de carga de transistores
En el análisis del circuito del transistor, generalmente se requiere determinar la corriente del colector para varios
Tensiones colector-emisor. Uno de los métodos se puede utilizar para trazar las características de salida y
determine la corriente del colector a cualquier voltaje colector-emisor deseado. Sin embargo, una forma más conveniente
El método conocido como método de línea de carga se puede utilizar para resolver este tipo de problemas. Como se explica más adelante en este
sección, este método es bastante fácil y se usa con frecuencia en el análisis de aplicaciones de transistores.
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166
Principios de la electrónica
línea de carga de CC. Considere un circuito de transistor npn de emisor común que se muestra en la figura 8.35 (i)
donde no se aplica ninguna señal. Por lo tanto, las condiciones de cd prevalecen en el circuito. Las características de salida
de este circuito se muestran en la figura 8.35 (ii).
El valor de la tensión colector-emisor VCE en cualquier instante viene dado
...(i)
por ; VCE = VCC – IC RC
Fig. 8.35
Como VCC y RC son valores fijos, es una ecuación de primer grado y se puede representar mediante una línea recta
en las características de salida. Esto se conoce como línea de carga de CC y determina el lugar geométrico de los puntos
VCE ÿ IC para cualquier valor dado de RC. Para agregar la línea de carga, necesitamos dos puntos finales de la línea
recta. Estos dos puntos se pueden ubicar de la siguiente manera:
(i) Cuando la corriente del colector IC = 0, entonces el voltaje del colector-emisor es máximo y es igual a VCC ,
es decir
máx. VCE = VCC – IC RC =
VCC
(ä IC = 0)
Esto da el primer punto B (OB = VCC) en el eje de voltaje colector-emisor como se muestra en la figura 8.35
(ii). (ii) Cuando la tensión colector-emisor VCE = 0, la corriente del colector es máxima y es igual a VCC / RC, es
decir
VCE = VCC ÿ IC RC 0
o
ÿ
= VCC ÿ IC RC Máx.
IC = VCC / RC Esto da el
segundo punto A (OA = VCC / RC) en el eje de corriente
del colector como se muestra en la figura 8.35 (ii).
Al unir estos dos puntos, se construye la línea de carga dc *
AB .
Importancia. Las condiciones de corriente (IC) y voltaje
(VCE) en el circuito del transistor están representadas por
algún punto en las características de salida. La misma
información se puede obtener de la línea de carga. Por
tanto, cuando IC es máximo (= VCC / RC), entonces VCE =
0, como se muestra en la figura 8.36. Si IC = 0, entonces VCE es máximo
Figura 8.36
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
*
¿Por qué cargar la línea? La resistencia RC conectada al dispositivo se llama carga o resistencia de carga del
circuito y, por tanto, la línea que acabamos de construir se llama línea de carga.
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transistores
167
y es igual a VCC. Para cualquier otro valor de corriente de colector, digamos OC, el voltaje de colector-emisor VCE = OD. De
ello se deduce, por lo tanto, que la línea de carga da una solución mucho más conveniente y directa al problema.
Nota. Si trazamos la línea de carga en la característica de salida del transistor, podemos investigar el comportamiento del
amplificador del transistor. Esto se debe a que tenemos la corriente y el voltaje de salida del transistor especificados en forma de
ecuación de línea de carga y el comportamiento del transistor en sí mismo especificado implícitamente por las características de salida.
8.18 Punto de funcionamiento
Los valores de señal cero de IC y VCE se conocen como el punto de operación.
Se llama punto de operación porque las variaciones de IC y VCE ocurren
alrededor de este punto cuando se aplica la señal. También se le llama punto
de reposo (silencioso) o punto Q porque es el punto en la característica IC ÿ
VCE cuando el transistor está en silencio , es decir , en ausencia de la señal.
Suponga que en ausencia de señal, la corriente base es de 5 µA.
Entonces , las condiciones IC y VCE en el circuito deben estar representadas
por algún punto en la característica IB = 5 µA. Pero las condiciones de IC y
VCE en el circuito también deben estar representadas por algún punto en la
línea de carga de cd AB. El punto Q donde la línea de carga y la característica
se cruzan es el único punto que satisface ambas condiciones. Por lo tanto, el
punto Q describe el estado real del circuito en condiciones de señal cero y se
denomina punto de operación. Con referencia a la Fig. 8.37, para IB = 5 µA,
Figura 8.37
los valores de la señal cero son:
VCE = OC voltios IC =
OD mA Se deduce,
por lo tanto, que los valores de señal cero de IC y VCE (es decir , el punto de funcionamiento) se determinan
minado por el punto donde la línea de carga de CC se cruza con la curva de corriente base adecuada.
Ejemplo 8.22. Para el circuito que se muestra en la figura 8.38 (i), dibuje la línea de carga de cd.
Solución. La tensión colector-emisor VCE viene dada por ; VCE = VCC
ÿ IC RC Cuando IC = 0,
entonces, VCE = VCC = 12.5 V Esto
ubica el punto B de la línea de
carga en el eje de voltaje colector-emisor.
Figura 8.38
...(i)
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168
Principios de la electrónica
Cuando VCE = 0, entonces,
IC = VCC/RC = 12,5 V/2,5 kÿ = 5 mA
Esto ubica el punto A de la línea de carga en el eje de corriente del colector. Al unir estos dos puntos,
obtenemos la línea de carga de cd AB como se muestra en la figura 8.38 (ii).
Ejemplo 8.23. En el diagrama de circuito que se muestra en la figura 8.39 (i), si VCC = 12 V y RC = 6 k
b = 50?
, dibujar
Vaya
la línea de carga de cd. ¿Cuál será el punto Q si la corriente base de la señal cero es de 20 µA y
Solución. La tensión colector-emisor VCE viene dada por:
VCE = VCC – IC RC
Cuando IC = 0, VCE = VCC = 12 V. Esto ubica el punto B de la línea de carga. Cuando VCE = 0,
IC = VCC / RC = 12 V/6 kÿ = 2 mA. Esto ubica el punto A de la línea de carga. Al unir estos dos
puntos, la línea de carga AB se construye como se muestra en la figura 8.39 (ii).
Corriente de base de señal cero, IB = 20 µA = 0,02 mA
Factor de amplificación de corriente, ÿ = 50
ÿ Corriente de colector de señal cero, IC = ÿ IB = 50 × 0,02 = 1 mA
Figura 8.39
El voltaje colector-emisor de señal cero es
VCE = VCC – IC RC = 12 – 1 mA × 6 k ÿ = 6 V
ÿ El punto de operación es 6 V, 1 mA.
La figura 8.39 (ii) muestra el punto Q. Sus coordenadas son IC = 1 mA y VCE = 6 V.
Ejemplo 8.24. En un circuito de transistores, la carga del colector es de 4 k,Vaya
mientras que la corriente de reposo (cero
corriente del colector de señal) es de 1 mA.
(i) ¿Cuál es el punto de operación si VCC = 10 V?
(ii) ¿Cuál será el punto de operación si RC = 5 kÿ ?
Solución.
(i)
VCC = 10 V, IC = 1 mA
Cuando la carga del colector RC = 4 k ÿ , entonces,
VCE = VCC – IC RC = 10 – 1 mA × 4 k ÿ = 10 – 4 = 6 V
ÿ El punto de operación es 6 V, 1 mA.
(ii)
Cuando la carga del colector RC = 5 k ÿ , entonces,
VCE = VCC – IC RC = 10 – 1 mA × 5 k ÿ = 10 – 5 = 5 V
ÿ El punto de operación es 5 V, 1 mA.
Ejemplo 8.25. Determine el punto Q del circuito de transistores que se muestra en la figura 8.40. También dibuja el
línea de carga de CC. Dado
b = 200 y VBE = 0.7V.
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transistores
Figura 8.40
169
Figura 8.41
Solución. La presencia de la resistencia RB en el circuito base no debe molestarle porque podemos
aplique la ley de voltaje de Kirchhoff para encontrar el valor de IB y, por lo tanto, IC (= ÿIB). Con referencia a la figura 8.40 y
aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al bucle base-emisor, tenemos,
VBB – IB RB – VBE = 0
vv
10 vv
0.7
BB ser
ÿ
ÿ
ÿ
IB =
R
=
B
Ahora
También
47 k
Vaya
= 198 ÿA
IC = ÿIB = (200)(198 ÿA) = 39,6 mA
VCE = VCC – IC RC = 20 V – (39,6 mA) (330 ÿ) = 20 V – 13,07 V = 6,93 V
Por lo tanto, el punto Q es IC = 39,6 mA y VCE = 6,93 V.
Línea de carga de CC. Para dibujar la línea de carga de CC, necesitamos dos puntos finales.
VCE = VCC – IC RC
Cuando IC = 0, VCE = VCC = 20V. Esto ubica el punto B de la línea de carga en el colector-emisor
eje de voltaje como se muestra en la figura 8.41. Cuando VCE = 0, IC = VCC/ RC = 20 V/330 ÿ = 60,6 mA. Esto localiza
el punto A de la línea de carga en el eje de corriente del colector. Al unir estos dos puntos, la línea de carga de CC AB
se construye como se muestra en la figura 8.41.
Ejemplo 8.26. Determine el punto Q del circuito del transistor que se muestra en la *Fig. 8.42. también dibujar
la línea de carga de cd. Dado b = 100 y VBE = 0,7 V.
Figura 8.42
Figura 8.43
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* La presencia de dos fuentes de alimentación tiene un efecto en las ecuaciones básicas para IC y VCE utilizadas para una sola
fuente de alimentación (es decir, VCC). Normalmente, los dos voltajes de suministro serán iguales. Por ejemplo, si VCC = + 10V
(cc), luego VEE = – 10 V (cc).
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170
Principios de la electrónica
Solución. El circuito de transistores que se muestra en la figura 8.42 puede parecer complejo, pero podemos aplicarlo fácilmente
Ley de voltaje de Kirchhoff para encontrar los diversos voltajes y corrientes en el circuito * .
Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al bucle base-emisor, tenemos,
– IB RB – VBE – IE RE + VEE = 0 o VEE = IB RB + IE RE + VBE
Ahora IC = ÿIB y IC j IE . ÿ IB = IE/ÿ. Poniendo IB = IE/ÿ en la ecuación anterior, tenemos,
VEE =
mi ÿ ÿ yo
ÿ ÿ ÿ RB + IE RE + VBE
ÿÿ
ÿ
o
ES DECIR
ÿ
R
vvEE ser
ÿ
B + R
Y
ÿ b
ÿ
ÿ
= VEE – VBE o IE = ÿ
vvEE ser
ÿ
Desde IC j IE,
CI =
RR
Y +
=
B /b
RR
/
EB+ segundo
10 V-0,7 V
=
9,3 V
= 1,8 mA
4,7 kÿ + 47 kÿ/100 5,17 kÿ
Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al lado del colector, tenemos,
VCC – IC RC – VCE – IE RE + VEE = 0
o
(Q IE j IC)
VCE = VCC + VEE – IC (RC + RE)
= 10 V + 10 V – 1,8 mA (1 kÿ + 4,7 kÿ) = 9,74 V
Por tanto, el punto de funcionamiento del circuito es IC = 1,8 mA y VCE = 9,74 V.
Línea de carga de CC. La línea de carga de CC se puede construir de la siguiente manera:
VCE = VCC + VEE – IC (RC + RE)
Cuando IC = 0; VCE = VCC + VEE = 10V + 10V = 20V. Esto ubica el primer punto B (O la líneaB = 20V) de
de carga en el eje de voltaje colector-emisor. Cuando VCE = 0,
CI =
VV 10 10 VV + + CC EE
=
RR k 4,7 k ÿ+ ÿ1+ CE
=
20EN
k
O5.7
= 3,51 mA
Esto ubica el segundo punto A (OA = 3.51 mA) de la línea de carga en el eje de corriente del colector. Por
uniendo los puntos A y B, la línea de carga de cd AB se construye como se muestra en la figura 8.43.
Ejemplo 8.27. En el ejemplo anterior, encuentre (i) el voltaje del emisor contra tierra (ii) el voltaje base contra
tierra (iii) voltaje del colector frente a tierra.
Figura 8.44
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* La resistencia del emisor RE proporciona estabilización del punto Q (Ver Art. 9.12).
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transistores
171
Solución. Consulte la figura 8.44. (i)
El voltaje del emisor respecto a tierra es VE = –
VEE +×IE4,7
REkÿ==– –10
1,54
V +V1,8
(ii)
voltaje
mA
El base respecto a tierra es
VB = VE + VBE = 10 V + 0,7 V = 10,7 V (iii) El
voltaje del colector con respecto a tierra es
VC = VCC – IC RC = 10 V – 1,8 mA × 1 kÿ = 8,2 V 8.19 Forma
práctica de dibujar un circuito CE Los circuitos de emisor común dibujados hasta ahora se
pueden mostrar de otra manera conveniente. La Fig. 8.45 muestra la forma práctica de dibujar el circuito CE . En la figura 8.45
(i), se muestra la forma práctica de dibujar un circuito npn de emisor común. De manera similar, la figura 8.45 (ii) muestra la
forma práctica de dibujar un circuito pnp de emisor común . En nuestra discusión posterior, a menudo usaremos este esquema
de presentación.
Figura 8.45
8.20 Salida del amplificador de transistores Un transistor aumenta la intensidad
de una señal débil y, por lo tanto, actúa como un amplificador. La figura 8.46
muestra el amplificador de emisor común.
Hay dos formas de obtener salida de esta conexión de transistor. La salida se
puede tomar a través de RC oa través de los terminales 1 y 2. En cualquier caso,
la magnitud de la salida es la misma. Esto se desprende claramente de la
siguiente discusión:
(i) Primer método. Podemos tomar la salida directamente por
poniendo una resistencia de carga RC en el circuito del colector, es decir
Salida = tensión en RC = i c RC ...(i)
Este método de tomar la salida de la carga del colector se usa solo en una
sola etapa de amplificación.
(ii) Segundo método. La salida también se puede tomar a través de los
Figura 8.46
terminales 1 y 2, es decir , desde el extremo del suministro del colector y del emisor.
Salida = Tensión entre los terminales 1 y 2
= VCC ÿ i c RC
Como VCC es un voltaje directo y no puede pasar a través del capacitor CC, por lo tanto, solo varía el voltaje
i c RC aparecerá en los terminales 1 y 2.
ÿ
Salida = ÿ i c RC
...(ii)
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172
Principios de la electrónica
De exp. (i) y (ii), está claro que la magnitud de la producción es la misma si tomamos la producción
entre la carga del colector o los terminales 1 y 2. El signo menos en exp. (ii) simplemente indica la fase
inversión. El segundo método de toma de salida se utiliza en etapas múltiples de amplificación.
8.21 Rendimiento del amplificador de transistores
El rendimiento de un amplificador de transistor depende de la resistencia de entrada, resistencia de salida, efectivo
carga del colector, ganancia de corriente, ganancia de voltaje y ganancia de potencia. Dado que la conexión de emisor común se
adopta universalmente, explicaremos estos términos con referencia a este modo de conexión.
(i) Resistencia de entrada. Es la relación entre el pequeño cambio en el voltaje base-emisor ( VBE) y el
cambio resultante en la corriente de base ( IBD) a voltaje constante de colector-emisor, es decir
D
D ENSER
Resistencia de entrada, Ri =
D yoB
El valor de la resistencia de entrada es bastante pequeño porque el circuito de entrada siempre tiene polarización directa. Eso
varía desde 500 ÿ para transistores pequeños de baja potencia hasta 5 ÿ para transistores de alta potencia. En
De hecho, la resistencia de entrada es la oposición que ofrece la unión base-emisor al flujo de la señal. Higo.
8.47 muestra la forma general de un amplificador. La tensión de entrada VBE provoca una corriente de entrada IB.
ÿ
D VB
Resistencia de entrada, Ri =
EN
=
SER
DyoB
yo
B
Por lo tanto, si la resistencia de entrada de un amplificador es de 500 ÿ y el voltaje de
la señal en cualquier instante es de 1 V, entonces,
Corriente base, yo
1 EN
=
b
= 2mA
ay 500
(ii) Resistencia de salida. Es la relación entre el cambio en el voltaje del emisor
del colector (ÿVCE) y el cambio resultante en la corriente del colector.
(ÿIC) a corriente base constante, es decir
D ENESTE
Resistencia de salida, RO = ÿ
yo
C
Figura 8.47
Las características de salida revelan que la corriente del colector cambia
muy ligeramente con el cambio en el voltaje colector-emisor. Por lo tanto,
La resistencia de salida de un amplificador de transistores es muy alta, del orden de varios cientos de kiloohmios.
La explicación física de la alta resistencia de salida es que la unión colector-base tiene polarización inversa.
(iii) Carga efectiva del colector. Es la carga total vista por la corriente del colector ca.
En el caso de amplificadores de una sola etapa, la carga efectiva del colector es una combinación paralela de RC y
RO como se muestra en la Fig. 8.48 (i).
Carga efectiva del colector, RAC = RC || RO
=
×
RR
CO
RR
CO+
= * RC
Se sigue, por lo tanto, que para un amplificador de una sola etapa, la carga efectiva es igual a la carga del colector RC.
Sin embargo, en un amplificador multietapa (es decir , que tiene más de una etapa de amplificación), la entrada
la resistencia Ri de la siguiente etapa también entra en escena, como se muestra en la figura 8.48 (ii). Por lo tanto, eficaz
la carga del colector se convierte en una combinación paralela de RC, RO y Ri , es decir
Carga efectiva del colector, RAC = RC || RO || Rhode Island
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* Como la resistencia de salida RO es varias veces RC, RC puede despreciarse en comparación con RO.
RR
CO×
RAC =
RO
= RC
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transistores
173
RR
yo
= *RC || Ri =
+ yo
_
Como la resistencia de entrada Ri es bastante pequeña (25 ÿ a 500 ÿ), la carga efectiva se reduce.
(iv) Ganancia actual. Es la relación entre el cambio en la corriente del colector (ÿIC) y el cambio en la base .
corriente (ÿIB) es decir
D yoC
Ganancia actual, ÿ =
D yoB
El valor de ÿ varía de 20 a 500. La ganancia actual indica que la corriente de entrada se convierte en ÿ
veces en el circuito colector.
Figura 8.48
(v) Ganancia de voltaje. Es la relación entre el cambio en el voltaje de salida (ÿVCE) y el cambio en la entrada
voltaje (ÿVBE) es decir
D ENESTE
Ganancia de voltaje, Apagado =
D ENSER
=
Cambio en la carga efectiva de ×corriente de salida
× de corriente de entrada
Cambio en la resistencia de entrada
=
DY×CYD
AM
C
=
DY×biY
D
bi yo
×
Y
Para una sola etapa, RAC = RC. Sin embargo, para multietapa, RAC =
RC.A.
= ÿ× R
i
×
RR
yo
donde Ri es la entrada
RR
yo +
resistencia de la siguiente etapa.
(vi) Ganancia de potencia. Es la relación entre la potencia de la señal de salida y la potencia de la señal de entrada, es decir
Ganancia de potencia, Ap =
2
x
( profundidad
) YC
2
x
( profundidad
) YB
C.A.
i
YO Y
= ÿ ÿ×Cÿ ÿÿ×
YO Y
ÿ ÿ×Bbi
ÿÿ ÿ
C AM
= Ganancia de corriente × Ganancia de voltaje
Ejemplo 8.28. Un cambio de 200 mV en el voltaje base-emisor provoca un cambio de 100 µA en el
corriente básica. Encuentre la resistencia de entrada del transistor.
Solución. El cambio en el voltaje base-emisor es
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
*
RC || RO = RC como ya se explicó.
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174
Principios de la electrónica
ÿVBE = 200 mV
Cambio en la corriente base, ÿIB = 100 µA
ÿ
D ENSER
Resistencia de entrada, Ri =
= 200mV
100 µA
DyoB
= 2 kÿ
Ejemplo 8.29. Si la corriente del colector cambia de 2 mA a 3 mA en un transistor cuando se recolecta
el voltaje del emisor aumenta de 2 V a 10 V, ¿cuál es la resistencia de salida?
Solución. El cambio en el voltaje colector-emisor es
ÿVCE = 10 – 2 = 8V
El cambio en la corriente del colector es ÿIC = 3 – 2 = 1 mA
D EN
=
ESTE
ÿ Resistencia de salida, RO =
DyoC
8 voltios
= 8 kÿ
1mA
Ejemplo 8.30. Para un amplificador de transistor de una sola etapa, la carga del colector es RC = 2k y la
Vaya
Vaya
resistencia de entrada Ri = 1k. Si la ganancia de corriente es 50, calcule la ganancia de voltaje del amplificador.
Solución.
Carga del colector, RC = 2 kÿ
Resistencia de entrada, Ri = 1 kÿ
Ganancia actual, ÿ = 50
ÿ
Ganancia de voltaje, Apagado =
ÿ×
RY
Ri
= ÿ×
RC
Ri
[ä Para etapa única, RAC = RC]
= 50 × (2/1) = 100
8.22 Puntos de corte y saturación
La Fig. 8.49 (i) muestra el circuito del transistor CE , mientras que la Fig. 8.49 (ii) muestra las características de salida junto con
la línea de carga de cd.
(i) Cortar. El punto donde la línea de carga se cruza con la curva IB = 0 se conoce como corte. En este
punto, IB = 0 y sólo existe una pequeña corriente de colector (es decir , corriente de fuga de colector ICEO) . En el corte, el
La unión base-emisor ya no permanece polarizada hacia adelante y se pierde la acción normal del transistor. los
voltaje colector-emisor es casi igual a VCC , es decir
VCE (cortado) = CCV
Figura 8.49
(ii) Saturación. El punto donde la línea de carga se cruza con la curva IB = IB(sat) se llama saturación.
En este punto, la corriente de base es máxima y también lo es la corriente de colector. En la saturación, la unión de la base
del colector ya no permanece polarizada inversamente y se pierde la acción normal del transistor.
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transistores
IC (sábado)
j
ENCC
RC
=
VV
ESTE V
;
Si la corriente base es mayor que IB(sat) ,
unión ya no tiene polarización inversa.
175
=
(
CE sentado ) rodilla
entonces la corriente del colector no puede aumentar porque la base del colector
(iii) Región activa. La región entre el corte y la saturación se conoce como región activa. En el
región activa, la unión colector-base permanece polarizada inversamente mientras que la unión base-emisor permanece
sesgado hacia adelante. En consecuencia, el transistor funcionará normalmente en esta región.
Nota. Brindamos polarización al transistor para garantizar que funcione en la región activa. El lector puede
encuentre la discusión detallada sobre la polarización del transistor en el próximo capítulo.
Resumen. Un transistor tiene dos uniones pn , es decir, es como dos diodos. La unión entre la base
y el emisor puede llamarse diodo emisor. La unión entre la base y el colector puede llamarse
diodo colector. Hemos visto anteriormente que el transistor puede actuar en uno de los tres estados: corte,
saturado y activo. El estado de un transistor está completamente determinado por los estados del diodo emisor.
y diodo colector [Ver Fig. 8.50]. Las relaciones entre los estados del diodo y el
Los estados de los transistores son:
CORTE: El diodo emisor y el diodo colector están APAGADOS.
ACTIVO: El diodo emisor está ENCENDIDO y el diodo colector está APAGADO.
SATURADO: El diodo emisor y el diodo colector están encendidos.
En el estado activo, la corriente del colector [Ver Fig. 8.51 (i)] es ÿ veces la corriente base (es
decir, IC = ÿIB). Si el transistor está cortado, no hay corriente de base, por lo que no hay
corriente de colector o emisor. Es decir, la vía colector-emisor está abierta [Ver Fig. 8.51
Figura 8.50
(ii)]. En saturación, el colector y el emisor están, en efecto, en cortocircuito. ese es el transistor
se comporta como si se hubiera cerrado un interruptor entre el colector y el emisor [consulte la figura 8.51 (iii)].
Figura 8.51
Nota. Cuando el transistor está en estado activo, IC = ÿIB. Por lo tanto, un transistor actúa como un
amplificador cuando funciona en estado activo. Amplificación significa amplificación lineal. De hecho, pequeño
Los amplificadores de señal son los dispositivos lineales más comunes.
Ejemplo 8.31. Encuentre IC(sat) y VCE(cut off) para el circuito que se muestra en la figura 8.52 (i).
Solución. A medida que disminuimos RB, aumenta la corriente de base y, por lo tanto, la corriente del colector. el aumento
la corriente del colector provoca una mayor caída de tensión en RC ; esto disminuye el voltaje colector-emisor.
Eventualmente, en algún valor de RB, VCE disminuye a Vknee. En este punto, la unión colector-base ya no es
polarización inversa más prolongada y se pierde la acción del transistor. En consecuencia, un mayor aumento en la corriente del colector es
imposible. El transistor conduce la máxima corriente de colector; decimos que el transistor está saturado.
*
VV
CCV rodilla
ÿ
CI(sat) =
RC
== = CC
RC
20 EN
1k
20mA
Vaya
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
*
Vknee es de aproximadamente 0,5 V para el transistor Ge y de aproximadamente 1 V para el transistor Si. En consecuencia, Vknee puede despreciarse
en comparación con VCC (= 20 V en este caso).
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176
Principios de la electrónica
A medida que aumentamos RB, la corriente de base y, por lo tanto, la corriente del colector disminuye. Esto disminuye la
caída de voltaje a través de RC. Esto aumenta el voltaje colector-emisor. Eventualmente, cuando IB = 0, la unión base del emisor
ya no está polarizada directamente y se pierde la acción del transistor. En consecuencia, aumentar aún más
en VCE no es posible. De hecho, VCE ahora es igual a VCC.
VCE (corte) = VCC = 20 V
Figura 8.52
La Figura 8.52 (ii) muestra los puntos de saturación y corte. Dicho sea de paso, son puntos finales de la
línea de carga de CC.
Nota. El valor exacto de VCE(cut-off) = VCC ÿ ICEO RC. Dado que la corriente de fuga del colector ICEO es muy pequeña,
podemos ignorar ICEO RC en comparación con VCC.
Ejemplo 8.32. Determine los valores de VCE (apagado) e IC (sat) para el circuito que se muestra en la figura 8.53.
Figura 8.53
Solución. Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al lado del colector del circuito en la figura 8.53, tenemos
tener,
VCC – IC RC – VCE – *IC RE + VEE = 0
o
VCE = VCC + VEE – IC (RC + RE)
• baltea sesión:::S, sig .gun noger no no no emp.
* Tensión en RE = IE RE. Dado que IE j IC, el voltaje en RE = IC RE.
... (yo)
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transistores
Tenemos VCE (apagado ) cuando IC = 0. Por lo tanto, poniendo IC = 0 en la ec. (yo), tenemos,
VCE (apagado)
= VCC + VEE = 12 + 12 = 24V
cuando VCE = 0.
+ +12)
VV (12
CCEE
=
=
IC (sábado)
+ +Ay RR (750 1500)
ESTE
Tenemos IC (sábado)
ÿ
EN
= 10,67mA
Ejemplo 8.33. Determine si el transistor de la figura 8.54 está o no en estaturación. Asumir
Vrodilla = 0,2 V.
Figura 8.54
Solución.
VV
V
CCVV
rodilla
ÿ
IC (sábado)
=
= 10
Rkk
C
ÿ
1
0.2
= 9.8
1
Vaya
= 9,8 mA
Vaya
Ahora veremos si IB es lo suficientemente grande para producir IC (sat) .
VV VV VSER
ÿ
cama y desayuno
Ahora
ÿ
BI =
Rkk
B
= 3
ÿ
10
0.7
Vaya
= 2.3
10
= 0,23mA
Vaya
IC = ÿIB = 50 × 0,23 = 11,5 mA
Esto muestra que con ÿ especificado, esta corriente base (= 0.23 mA) es capaz de producir IC mayor
que IC (sat) . Por lo tanto, el transistor está saturado. De hecho, el valor de corriente del colector de 11,5 mA es
aumenta, la corriente del colector
nunca alcanzado. Si el valor actual base correspondiente a IC (sat)
permanece en el valor saturado (= 9,8 mA).
Ejemplo 8.34. ¿Está el transistor de la figura 8.55 operando en estado saturado?
Figura 8.55
177
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178
Principios de la electrónica
Solución.
IC = ÿIB = (100)(100 ÿA) = 10 mA
VCE = VCC – IC RC
= 10V – (10mA)(970ÿ) = 0,3V
Relacionemos los valores encontrados con el transistor que se muestra en la figura 8.56.
Como puede ver, el valor de VBE es 0.95V y el valor de VCE = 0.3V.
Esto deja VCB de 0.65V (Tenga en cuenta que VCE = VCB + VBE). En este caso,
colector - unión base (es decir, diodo colector) está polarizado directamente como está
la unión emisor-base (es decir, el diodo emisor). Por lo tanto, el transistor
está operando en la región de saturación.
Nota. Cuando el transistor está en estado saturado, la corriente de base y la
corriente de colector son independientes entre sí. La corriente base todavía se
encuentra (y siempre se encuentra) solo desde el circuito base. La corriente del
colector se encuentra aproximadamente cerrando el interruptor imaginario
Figura 8.56
entre el colector y el emisor en el circuito del colector.
Ejemplo 8.35. Para el circuito de la figura 8.57, encuentre el voltaje de suministro base (VBB) que justo pone el
transistor en saturación. Asumir
b = 200.
Solución. Cuando el transistor entra en saturación por primera vez,
puede suponer que el colector hace cortocircuito con el emisor (es decir, VCE = 0)
pero la corriente del colector sigue siendo ÿ veces la corriente base.
VV
CECC
RC
ÿ
CI(sat) =
10 EN
=
2k
=
ENCC
RC
0
ÿ
Vaya
= 5mA
La corriente base IB correspondiente a IC (sat)
yo
C se sentó
(
BI =
0
ÿ
) 5=
b
(=5 mA) es
= 0,025mA
200mA _
Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al circuito base, tenemos
tener,
Figura 8.57
VBB – IB RB – VBE = 0
o
VBB = VBE + IB RB
= 0,7 V + 0,025 mA × 50 kÿ = 0,7 + 1,25 = 1,95 V
Por lo tanto, para VBB ÿ 1,95, el transistor estará en saturación.
Ejemplo. 8.36. Determine el estado del transistor en la figura 8.58 para los siguientes valores de
resistencia de colector :
(i) RC = 2 kÿ (ii) RC = 4 k Solución.Vaya (iii) RC = 8k
Vaya
Como IE no depende del valor de la resistencia del colector RC, la corriente del emisor
(IE) es el mismo para las tres partes.
Voltaje del emisor,VE = VB – VBE = VBB – VBE
= 2,7 V – 0,7 V = 2 V
También
ENY
=
ES = 1 R k ÿ
Y
2 EN
= 2mA
(i) Cuando RC = 2 kÿ. Supongamos que el transistor está activo.
ÿ
IC = IE = 2 mA
ÿ
IB = CI/ÿ = 2 mA/100 = 0,02 mA
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transistores
179
Tensión de colector, VC = VCC – IC RC
= 10 V – 2 mA × 2 kÿ = 10 V – 4 V = 6 V
Como VC (= 6V) es mayor que VE (= 2V), el transistor es
activo. Por lo tanto, nuestra suposición de que el transistor está activo es
correcta.
(ii) Cuando RC = 4 kÿ. Supongamos que el transistor está activo.
ÿ
IC = 2mA e IB = 0.02 mA ... como se encuentra arriba
Tensión de colector, VC = VCC – IC RC
= 10 V – 2 mA × 4 kÿ = 10 V – 8 V = 2 V
Como VC = VE, el transistor está justo al borde de la saturación.
Sabemos que en el borde de la saturación, la relación entre el
corrientes del transistor es el mismo que en el estado activo. ambas respuestas
son correctos
(iii) Cuando RC = 8 kÿ. Supongamos que el transistor está activo.
ÿ
IC = 2mA; IB = 0,02 mA ... como se encontró anteriormente.
Figura 8.58
Tensión de colector, VC = VCC – IC RC
= 10 V – 2 mA × 8 kÿ = 10 V – 16 V =
– 6V
Como VC < VE, el transistor está saturado y nuestra suposición no es correcta.
Ejemplo 8.37. En el circuito que se muestra en la figura 8.59, VBB se establece igual a los siguientes valores:
(i) VBB = 0,5 V (ii) VBB = 1,5 V (iii) VBB = 3 V
Determine el estado del transistor para cada valor del voltaje de suministro base VBB.
Solución. El estado del transistor también depende de la base.
tensión de alimentación VBB.
(i) Para VBB = 0,5 V
Debido a que el voltaje base VB (= VBB = 0,5 V) es inferior a 0,7 V,
el transistor está cortado.
(ii) Para VBB = 1,5 V
El voltaje base VB controla el voltaje del emisor VE que
controla la corriente del emisor IE.
Ahora
VE = VB – 0,7 V = 1,5 V – 0,7 V = 0,8 V
Y = 0.8
EN
ÿ
ES =
RY
EN
1 k Vaya
= 0,8 mA
Si el transistor está activo, tenemos,
IC = IE = 0,8 mA y IB = IC/ÿ = 0,8/100 = 0,008 mA
ÿ Tensión de colector, VC = VCC – IC RC
= 15 V – 0,8 mA × 10 kÿ = 15 V – 8 V = 7 V
Dado que VC > VE, el transistor está activo y nuestra suposición es correcta.
(iii) Para VBB = 3V
VE = VB – 0,7 V = 3 V – 0,7 V = 2,3 V
ÿ
ES =
VE
_ = 2.3
RY
kÿ 1
EN
= 2,3mA
Figura 8.59
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180
Principios de la electrónica
Suponiendo que el transistor está activo, tenemos,
IC = IE = 2,3 mA; IB = CI/ÿ = 2,3/100 = 0,023 mA
Tensión de colector, VC = VCC – IC RC
= 15 V – 2,3 mA × 10 kÿ = 15 V – 23 V = – 8 V
Como VC < VE, el transistor está saturado y nuestra suposición no es correcta.
8.23 Potencia nominal del transistor
La potencia máxima que un transistor puede manejar sin destruirse se conoce como potencia nominal de
el transistor
Cuando un transistor está en funcionamiento, casi toda la potencia se disipa en polarización inversa.
*unión colector-base. La potencia nominal (o máxima disipación de potencia) viene dada por:
DP (máx.)
= Corriente de colector × Tensión de base de colector
= CI × BCV
ÿ
DP (máx.)
= IC × VCE
[ä VCE = VCB + VBE. Como VBE es muy pequeño, VCB j VCE]
Al conectar el transistor en un circuito, debe asegurarse de que no se exceda su potencia nominal
de lo contrario, el transistor puede destruirse debido al calor excesivo. Por ejemplo, supongamos que la potencia
La clasificación (o disipación de potencia máxima) de un transistor es de 300 mW. Si la corriente del colector es de 30 mA,
entonces el VCE máximo permitido viene dado por ;
DP (máx.) = IC × VCE (máx.)
o
o
300 mW = 30 mA × VCE (máx.)
VCE (máx.)
=
300 mW
= 10V
30mA
Esto significa que para IC = 30 mA, el VCE máximo permitido es de 10V. Si VCE excede este valor, el
transistor se destruirá debido al calor excesivo.
Curva de máxima disipación de potencia. Para **transistores de potencia, a veces es necesario
Dibuje la curva de disipación de potencia máxima en las características de salida. Para dibujar esta curva, debemos
conocer la potencia nominal (es decir , la disipación de potencia máxima) del transistor. Supongamos que la potencia nominal
de un transistor es de 30 mW.
DP (máx.)
o
= VCE × CI
30 mW = VCE × CI
Usando valores convenientes de VCE , las corrientes de colector correspondientes se calculan para la máxima
disipación de potencia. Por ejemplo, para VCE = 10V,
PAGS
D máx.
)
(
CI (máx.) =
EN
ESTE
30
= mW
= 3mA
10 voltios
Esto ubica el punto A (10V, 3 mA) en las características de salida. Del mismo modo, muchos puntos como
B, C, D, etc. se pueden ubicar en las características de salida. Ahora dibuja una curva a través de los puntos anteriores.
para obtener la curva de máxima disipación de potencia como se muestra en la figura 8.60.
Para que el transistor no se destruya, el voltaje y la corriente del transistor (es decir, VCE e IC)
condiciones deben mantenerse en todo momento en la parte de las características por debajo del máximo
curva de disipación de potencia.
• baltea sig. Peso mensaje empción a la obra
* La unión base-emisor conduce aproximadamente la misma corriente que la unión colector-base (es decir, IE j IC ).
Sin embargo, VBE es muy pequeño (0,3 V para transistor Ge y 0,7 V para transistor Si ). Por esta razón, el poder
disipada en la unión base-emisor es despreciable.
** Un transistor que es adecuado para una gran amplificación de potencia se denomina transistor de potencia. Se diferencia de otros
transistores en su mayoría de tamaño; es considerablemente más grande para manejar la gran cantidad de energía.
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transistores
Figura 8.60
Ejemplo 8.38. La disipación máxima de potencia de un transistor es de 100 mW. Si VCE = 20V, ¿cuál es
la máxima corriente de colector que se puede permitir sin destruir el transistor?
Solución.
DP (máx.) = VCE × IC (máx.)
o
100 mW = 20 V × IC (máx.)
ÿ
CI (máx.)
=
100 mW
= 5mA
20 voltios
Así, para VCE = 20 V, la corriente de colector máxima permitida
es de 5 mA. Si la corriente del colector excede este valor, el transistor
puede quemarse debido al calor excesivo.
Nota. Suponga que la corriente del colector se convierte en 7 mA. El poder
producido será de 20 V × 7 mA = 140 mW. El transistor solo puede
disipar 100 mW. Los 40 mW restantes elevarán la temperatura de
el transistor y eventualmente se quemará debido al calor excesivo.
Ejemplo 8.39. Para el circuito que se muestra en la figura 8.61, encuentre el
disipación de potencia del transistor. Asumir que b = 200.
Solución.
BI =
ÿ
Ahora
–
vvBB ser
RB
= (5 0.7)
1k
ÿ
EN
= 4,3mA
Vaya
Figura 8.61
IC = ÿIB = 200 × 4,3 = 860 mA
VCE = VCC – IC RC = 5 – IC × 0 = 5V
ÿ Disipación de potencia, PD = VCE × IC
= 5 V × 860 mA = 4300 mW = 4,3 W
Ejemplo 8.40. Para el circuito que se muestra en la figura 8.62, encuentre el
potencia disipada en el transistor. Asumir
b = 100.
Solución. El transistor generalmente se usa con una resistencia RC
conectado entre el colector y su fuente de alimentación VCC como
se muestra en la figura 8.62. La resistencia de colector RC tiene dos propósitos.
En primer lugar, nos permite controlar el voltaje VC en el colector.
En segundo lugar, protege el transistor del colector excesivo
IC actual y, por lo tanto, de la disipación de energía excesiva.
Figura 8.62
181
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182
Principios de la electrónica
Con referencia a la figura 8.62 y aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al lado de la base, tenemos,
VBB – IB RB – VBE = 0
=1
VV
BBVV
ser V
ÿ
ÿ
Ahora
ÿ
BI =
= 0.3
10
0,7
ÿ
10 ÿ
Rkk
B
= 0,03mA
Vaya
IC = ÿIB = 100 × 0,03 = 3 mA
VCE = VCC – IC RC = 5V – 3 mA × 1 kÿ = 5V – 3V = 2V
ÿ La potencia disipada en el transistor es
DP = VCE × IC = 2 V × 3 mA = 6 mW
Ejemplo 8.41. El transistor de la figura 8.63 tiene las siguientes clasificaciones máximas:
DP (máx.) = 800 mW; VCE (máx.)
= 15V; CI (máx.)
= 100mA
Determine el valor máximo al que se puede ajustar VCC sin exceder ninguna clasificación.
¿Qué calificación se superaría primero?
Figura 8.63
Solución.
VV VV VSER
ÿ
cama y desayuno
BI =
= 5
Rkk
B
ÿ
ÿ
0.7
22 ah Vaya
=
4.3
= 195 ÿA
22
IC = ÿIB = 100 × 195 ÿA = 19,5 mA
Tenga en cuenta que IC es mucho menor que IC (max) y no cambiará con VCC. Está determinada únicamente por IB y
ÿ. Por lo tanto, no se excede la clasificación actual.
Ahora
VCC = VCE + IC RC
Podemos encontrar el valor de VCC cuando VCE (max) = 15V.
ÿ
CCV (máx.) = VCE (máximo) + CI RC
= 15 V + 19,5 mA × 1 kÿ = 15 V + 19,5 V = 34,5 V
Por lo tanto, podemos aumentar VCC a 34,5 V antes de VCE (máx.)
es alcanzado.
PD = VCE (máx.) IC = (15 V) (19,5 mA) = 293 mW
Desde PD (máx.) = 800 mW, no se supera cuando VCC = 34,5V.
Si se elimina la corriente de base y se apaga el transistor, VCE (máx.)
será superado porque
todo el voltaje de suministro VCC caerá a través del transistor.
8.24. Determinación de la configuración del transistor
En los circuitos prácticos, debe saber si un transistor dado está conectado como común.
emisor, base común o colector común. Hay una manera fácil de averiguarlo. Solo localiza el
Terminales donde la señal de CA de entrada se aplica al transistor y de donde se toma la salida de CA
el transistor El tercer terminal restante es el terminal común. Por ejemplo, si la entrada de CA es
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transistores
183
se aplica a la base y la salida de CA se toma del colector, luego el terminal común es el emisor.
Por lo tanto, el transistor está conectado en una configuración de emisor común. Si la entrada de CA se aplica al
La base y la salida de CA se toman del emisor, luego el terminal común es el colector. Por lo tanto, los
El transistor está conectado en una configuración de colector común.
8.25 Sistema de numeración de dispositivos semiconductores
Desde el momento en que surgió la ingeniería de semiconductores, se adoptaron varios sistemas de numeración.
por diferentes países. Sin embargo, el sistema de numeración aceptado es el anunciado por Proelectron
Autoridad de Normalización en Bélgica. De acuerdo con este sistema de numeración de dispositivos semiconductores:
(i) Cada dispositivo semiconductor está numerado con cinco símbolos alfanuméricos, que comprenden
dos letras y tres números (por ejemplo , BF194) o tres letras y dos números (por ejemplo , BFX63). cuando dos
los números están incluidos en el símbolo (por ejemplo , BFX63), el dispositivo está diseñado para equipos industriales y
profesionales. Cuando el símbolo contiene tres números (por ejemplo , BF194), el dispositivo está diseñado para
entretenimiento o equipos de consumo.
(ii) La primera letra indica la naturaleza del material semiconductor. Por ejemplo :
A = germanio, B = silicio, C = arseniuro de galio, R = material compuesto (por ejemplo, sulfuro de cadmio)
Por lo tanto, AC125 es un transistor de germanio, mientras que BC149 es un transistor de silicio.
(iii) La segunda letra indica el dispositivo y la función del circuito.
A = diodo
B = diodo de capacitancia variable
C = Transistor AF de baja potencia E =
D = transistor de potencia AF
Diodo túnel G = Dispositivo múltiple K =
F = Transistor de baja potencia HF
Dispositivo de efecto Hall
H = diodo sensible magnético
L = Transistor de potencia de alta frecuencia
M = modulador de efecto Hall
P = diodo sensible a la radiación
Q = diodo generador de radiación
R = Tiristor (SCR o triac)
S = transistor de conmutación de baja potencia
T = Tiristor (potencia)
U = Transistor de conmutación de potencia
X = diodo, multiplicador
Y = dispositivo de potencia
Z = diodo Zener
8.26 Identificación de conductores de transistores
Hay tres cables en un transistor a saber. colector, emisor y base. Cuando se va a conectar un transistor
en un circuito, es necesario saber qué terminal es cuál. La identificación de los cables del transistor.
varía con el fabricante. Sin embargo, hay tres sistemas de uso general, como se muestra en la figura 8.64.
(i) Cuando los conductores de un transistor están en el mismo plano y espaciados de manera desigual [consulte la figura 8.64 (i)],
se identifican por las posiciones y espacios de los conductores. El cable central es el cable base. los
El conductor del colector se identifica por el mayor espacio existente entre éste y el conductor de la base. El restante
el plomo es el emisor.
Figura 8.64
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184
Principios de la electrónica
(ii) Cuando los conductores de un transistor están en el mismo plano pero espaciados uniformemente [consulte la
figura 8.64 (ii)], el conductor central es la base, el conductor identificado por un punto es el colector y el conductor restante
es el emisor. (iii) Cuando los conductores de un transistor están espaciados alrededor de la circunferencia de un círculo
[Ver Fig. 8.64
(iii)], los tres conductores están generalmente en orden EBC en el sentido de las agujas del reloj desde un espacio.
8.27 Prueba de transistores Se puede usar un
ohmímetro para verificar el estado de un transistor , es decir, si el transistor está bien o no.
Sabemos que la unión base-emisor de un transistor tiene polarización directa, mientras que la unión colector-base tiene
polarización inversa. Por lo tanto, la unión base-emisor con polarización directa debería tener una resistencia baja y la unión
colector-base con polarización inversa debería registrar una resistencia mucho mayor. La figura 8.65 muestra el proceso de
prueba de un transistor npn con un ohmímetro.
(i) La unión base-emisor con polarización directa (polarizada por el suministro interno) debe indicar una resistencia
baja, normalmente de 100 ÿ a 1 kÿ, como se muestra en la figura 8.65 (i). Si es así, el transistor está bien.
Sin embargo, si falla esta verificación, el transistor está defectuoso y debe ser reemplazado.
Figura 8.65
(ii) La unión colector-base polarizada inversamente (nuevamente polarizada inversamente por el suministro interno)
debe verificarse como se muestra en la figura 8.65 (ii). Si la lectura del ohmímetro es de 100 kÿ o más, el transistor está
bien. Si el ohmímetro registra una pequeña resistencia, el transistor está defectuoso y requiere reemplazo.
Nota. Al probar un transistor pnp , los cables del ohmímetro deben invertirse. Los resultados de las pruebas, sin
embargo, serán los mismos.
8.28 Aplicaciones de amplificadores de base común
Los amplificadores de base común no se utilizan con tanta frecuencia como los amplificadores CE . Las dos
aplicaciones importantes de los amplificadores CB son: (i) proporcionar ganancia de voltaje sin ganancia de corriente y (ii)
para igualar la impedancia en aplicaciones de alta frecuencia. De los dos, las aplicaciones de alta frecuencia están lejos
más común.
(i) Para proporcionar ganancia de voltaje sin ganancia de corriente. Sabemos que un amplificador CB tiene una
ganancia de alto voltaje mientras que la ganancia de corriente es casi 1 (es decir, Ai j 1). Por lo tanto, este circuito se puede
utilizar para proporcionar una ganancia de alto voltaje sin aumentar el valor de la corriente del circuito. Por ejemplo,
considere el caso en el que la corriente de salida de un amplificador tiene un valor suficiente para la aplicación requerida,
pero es necesario aumentar la ganancia de voltaje. En ese caso, el amplificador CB cumplirá el propósito porque
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transistores
185
aumentaría el voltaje sin aumentar la corriente. Esto se ilustra en la figura 8.66. el CB
El amplificador proporcionará ganancia de voltaje sin ninguna ganancia de corriente.
Figura 8.66
Figura 8.67
(ii) Para adaptación de impedancia en aplicaciones de alta frecuencia. La mayoría de los voltajes de alta frecuencia
Las fuentes tienen una impedancia de salida muy baja. Cuando se va a conectar una fuente de baja impedancia
a una carga de alta impedancia, necesita un circuito para hacer coincidir la impedancia de la fuente con la impedancia de la carga.
Dado que un amplificador de base común tiene una impedancia de entrada baja y una impedancia de salida alta, el circuito de base
común funcionará bien en esta situación. Ilustremos este punto con un ejemplo numérico. Suponga que una fuente de alta frecuencia con
resistencia interna de 25 ÿ se va a conectar a una carga
de 8 kÿ como se muestra en la figura 8.67. Si la fuente está conectada directamente a la carga, la fuente de alimentación pequeña
se transferirá a la carga debido a la falta de coincidencia. Sin embargo, es posible diseñar un amplificador CB
que tiene una impedancia de entrada de casi 25 ÿ y una impedancia de salida de casi 8 kÿ. Si tal CB
circuito se coloca entre la fuente y la carga, la fuente se emparejará con la carga como se muestra
en la figura 8.68.
Figura 8.68
Tenga en cuenta que la impedancia de la fuente coincide muy de cerca con la impedancia de entrada del amplificador CB . Por lo
tanto, hay una transferencia de potencia máxima desde la fuente hasta la entrada del amplificador CB . El alto rendimiento
La impedancia del amplificador casi coincide con la resistencia de carga. Como resultado, hay un máximo
transferencia de potencia del amplificador a la carga. El resultado neto es que se ha transferido la potencia máxima de la fuente original a
la carga original. Un amplificador de base común que se utiliza para este
propósito se llama un amplificador de búfer.
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186
Principios de la electrónica
8.29 Transistores versus tubos de vacío
Ventajas de los transistores Un
transistor es un dispositivo de estado sólido que realiza las mismas funciones que el tubo de vacío controlado por rejilla. Sin embargo,
debido a las siguientes ventajas, los transistores han eclipsado a los tubos de vacío en la mayoría de las áreas de la electrónica:
(i) Ganancia de alto voltaje. Podemos obtener mucha más ganancia de voltaje con un transistor que con un tubo de vacío.
Los amplificadores de triodo normalmente tienen una ganancia de voltaje de menos de 75. Por otro lado, los amplificadores de
transistores pueden proporcionar una ganancia de voltaje de 300 o más. Esta es una clara ventaja de los transistores sobre los tubos.
(ii) Tensión de alimentación más baja. Los tubos de vacío requieren voltajes de CC mucho más altos que los transistores.
Los tubos de vacío generalmente funcionan con voltajes de CC que van desde 200 V a 400 V, mientras que los transistores requieren
voltajes de CC mucho más pequeños para su funcionamiento. El requerimiento de bajo voltaje nos permite construir equipos de
transistores livianos y portátiles en lugar de equipos de tubos de vacío más pesados.
(iii) Sin calefacción. Un transistor no requiere un calentador, mientras que el tubo de vacío solo puede funcionar con un
calentador. El requisito del calentador en los tubos de vacío plantea muchos problemas. Primero, hace que la fuente de alimentación
sea voluminosa. En segundo lugar, existe el problema de deshacerse del calor. El calentador limita la vida útil del tubo a unos pocos
miles de horas. Los transistores, por otro lado, duran muchos años. Esta es la razón por la que los transistores se sueldan
permanentemente en un circuito, mientras que los tubos se conectan a los enchufes.
(iv) Varios. Aparte de las ventajas destacadas anteriores, los transistores tienen un borde superior
sobre los tubos en los siguientes aspectos:
(a) los transistores son mucho más pequeños que los tubos de vacío. Esto significa que los circuitos de transistores pueden ser
más compacto y ligero.
(b) los transistores son mecánicamente fuertes debido al estado sólido. (c)
los transistores se pueden integrar junto con resistencias y diodos para producir circuitos integrados que son de tamaño
extremadamente pequeño.
Desventajas de los transistores
Aunque los transistores mantienen constantemente su superioridad sobre los tubos de vacío, adolecen de los siguientes inconvenientes:
(i) Menor disipación de energía. La mayoría de los transistores de potencia tienen una disipación de potencia inferior a 300
W, mientras que los tubos de vacío pueden disipar fácilmente la potencia en kW. Por esta razón, los transistores no pueden usarse
en aplicaciones de alta potencia, por ejemplo, transmisores, sistemas de control industrial, sistemas de microondas, etc.
En tales áreas, los tubos de vacío encuentran amplias aplicaciones.
(ii) Impedancia de entrada más baja. Un transistor tiene baja impedancia de entrada. Un tubo de vacío, por otro lado, tiene
una impedancia de entrada muy alta (del orden de Mÿ) porque la rejilla de control consume una corriente insignificante. Hay muchas
aplicaciones electrónicas en las que requerimos una alta impedancia de entrada, por ejemplo , voltímetro electrónico, osciloscopio,
etc. Tales áreas de aplicación necesitan tubos de vacío. Cabe señalar aquí que el transistor de efecto de campo (FET) tiene una
impedancia de entrada muy alta y puede reemplazar un tubo de vacío en casi todas las aplicaciones.
(iii) Dependencia de la temperatura. Los dispositivos de estado sólido dependen mucho de la temperatura. Un ligero cambio
de temperatura puede provocar un cambio significativo en las características de dichos dispositivos. Por otro lado, pequeñas
variaciones de temperatura apenas afectan al rendimiento de los tubos. Es una clara desventaja de los transistores. (iv) Variación
inherente de los parámetros. De hecho, la fabricación de dispositivos de estado sólido es un proceso muy difícil. A pesar de los
mejores esfuerzos, los parámetros de los transistores (p. ej ., ÿ, VBE , etc.) no son los mismos, incluso para los transistores del
mismo lote. Por ejemplo, ÿ para transistores BC 148 puede variar entre 100 y 600.
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transistores
187
PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE
1. Un transistor tiene ........
(i) sesgo inverso
(i) una unión pn
(ii) una amplia capa de agotamiento
(iii) baja resistencia
(ii) dos uniones pn
(iv) ninguna de las anteriores
(iii) tres uniones pn
12. La impedancia de entrada de un transistor es ......
(iv) cuatro uniones pn
2. El número de capas de agotamiento en un transistor
es ........
(i) cuatro (ii) tres
(iv) casi cero
mayoría de los portadores mayoritarios del emisor
tener .........
(iii) uno (iv) dos
3. La base de un transistor está ....... dopada.
(i) fuertemente (ii) moderadamente
(iii) levemente (iv) ninguna de las anteriores
4. El elemento que tiene el mayor tamaño en un
transistor es ........
(yo) coleccionista
(ii) bajo
(i) alto (iii)
muy alto 13. La
(ii) base
(iii) emisor
(iv) unión colector-base
5. En un transistor pnp , los portadores de corriente son
........
(i) recombinar en la base
(ii) recombinar en el emisor
(iii) pasar a través de la región base al colector
(iv) ninguna de las anteriores
14. El IB actual es ........
(i) corriente de electrones
(ii) corriente de hueco
(iii) corriente de iones donantes
(iv) corriente de iones aceptores
15. En un transistor, ........
(i) iones aceptores (ii) iones donantes
(iii) electrones libres (iv) huecos
6. El colector de un transistor está ........ dopado.
(i) fuertemente (ii) moderadamente
(iii) levemente (iv) ninguna de las anteriores
7. Un transistor es un dispositivo operado por .........
(i) corriente (ii) voltaje
(iii) tanto el voltaje como la corriente
(iv) ninguna de las anteriores
8. En un transistor npn , ....... son la minoría
portadores
(i) electrones libres (ii) huecos
(iii) iones donantes (iv) iones aceptores
9. El emisor de un transistor está ........ dopado.
(i) ligeramente (ii) fuertemente
(iii) moderadamente (iv) ninguno de los anteriores
10. En un transistor, la corriente de base es de aproximadamente ........
de corriente del emisor.
(i) 25% (ii) 20%
(i) IC = IE + IB (ii) IB = IC + IE
(iii) IE = IC ÿ IB (iv) IE = IC + IB
16. El valor de ÿ de un transistor es ........
(i) más de 1 (iii)1
17. IC = ÿ IE + (i) IB
.........
(ii) ICEO
(iv ) ÿIB
(iii) ICBO
18. La impedancia de salida de un transistor es ........
(i) alto (ii) cero
(iii) bajo (iv) muy bajo
19. En un transistor, IC = 100 mA e IE =
100,5 mA. El valor de ÿ es ........
(yo) 100 (ii) 50
(iii) alrededor de 1 (iv) 200
20. En un transistor, si ÿ = 100 y la corriente del colector
es de 10 mA, entonces IE es ........
(i) 100 mA (ii) 100,1 mA
(iii) 110 mA (iv) ninguna de las anteriores
21. La relación entre ÿ y ÿ es ........
1
(i) ÿ =
(iii) 35% (iv) 5%
11. En la unión base-emisor de un transistor,
uno encuentra ........
(ii) menos de 1
(iv) ninguna de las anteriores
(iii) ÿ =
1ÿ un
a
1ÿ un
(ii) ÿ =
(iv) ÿ =
1 - un
a
a
1+ un
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188
Principios de la electrónica
22. El valor de ÿ para un transistor es generalmente
........
31. La ganancia de voltaje de un transistor conectado
en el arreglo de colector común es .......
(i) 1 (ii) menos de 1
(i) igual a 1 (ii) más de 10
(iii) entre 20 y 500
(iv) por encima de 500
(iii) más de 100 (iv) menos de 1
32. La diferencia de fase entre la entrada y
23. La disposición de transistores más utilizada es la
voltajes de salida de un transistor conectado en
disposición .........
arreglo de colector común es ........
(i) emisor común
(ii) base común
(iii) colector común
(i) 180º (ii) 0º
(iii) 90º (iv) 270º
33. IC = ÿ IB + (i) ........
(iv) ninguna de las anteriores
24. La impedancia de entrada de un transistor conectado
en disposición .......... es la más alta.
(i) emisor común
(ii) colector común
(iii) base común
(iv) ninguna de las anteriores
25. La impedancia de salida de un transistor conectado
en la disposición ......... es la más alta.
(i) emisor común
(ii) colector común
(iii) base común
(iv) ninguna de las anteriores
26. La diferencia de fase entre la entrada y
ICBO (iii)
(ii) CI
ICEO 34. IC
(iv) ÿ IE
a
=1
ÿ un
BI + ........
(i) ICEO
(ii) OCCI
(iv) (1 ÿ ÿ) IB
(iii) CI
35. CI =
a
1 ÿ un
IB +
.......
1ÿ ÿ
(i) OCCI (ii) ICEO
(iii) CI (iv) IE
36. El transistor BC 147 indica que está hecho
de ........
(i) germanio (ii) silicio
(iii) carbono (iv) ninguno de los anteriores
voltajes de salida en un arreglo de base común
es .........
37. ICEO = (........) ICBO
(i) b (ii) 1 + a
(i) 180º (ii) 90º
(iii) 1 + ÿ (iv) ninguno de los anteriores
38. Un transistor está conectado en modo CB . Si se
(iii) 270º (iv) 0º
27. La ganancia de potencia de un transistor conectado en
........ arreglo es el más alto.
(i) emisor común
(ii) base común
(iii) colector común
(iv) ninguna de las anteriores
28. La diferencia de fase entre la entrada y
voltajes de salida de un transistor conectado en
arreglo de emisor común es ........
(i) 0º (ii) 180º
(iii) 90º (iv) 270º
29. La ganancia de voltaje de un transistor conectado
en ........ arreglo es el más alto.
(i) base común (ii) colector común
(iii) emisor común
(iv) ninguna de las anteriores
30. A medida que aumenta la temperatura de un transistor,
la resistencia base-emisor ........
(i) disminuye (ii) aumenta
(iii) permanece igual
(iv) ninguna de las anteriores
ahora está conectado en modo CE con el mismo sesgo
voltajes, los valores de IE, IB e IC serán....
(i) sigue siendo el mismo
(ii) aumentar
(iii) disminuir (iv) ninguno de los anteriores
39. Si el valor de ÿ es 0,9, entonces el valor de ÿ es ........
(i)9 (ii) 0,9
(iii) 900 (iv) 90
40. En un transistor, la señal se transfiere desde un
........ circuito.
(i) alta resistencia a baja resistencia
(ii) baja resistencia a alta resistencia
(iii) alta resistencia a alta resistencia
(iv) baja resistencia a baja resistencia
41. La flecha en el símbolo de un transistor indica la
dirección de .........
(i) corriente de electrones en el emisor
(ii) corriente de electrones en el colector
(iii) corriente de hueco en el emisor
(iv) corriente de iones donantes
42. La corriente de fuga en el arreglo CE es
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transistores
....... que en el arreglo CB .
(i) más de (ii) menos de
189
la fabricacion de un transistor es ........
(i) germanio (ii) silicio
(iii) lo mismo que (iv) ninguna de las anteriores
(iii) carbono (iv) ninguno de los anteriores
45. La unión colector-base en un transistor
43. Generalmente se usa un disipador de calor con un transis
para ........
posee ........
(i) aumentar la corriente directa
(ii) disminuir la corriente directa
(iii) compensar el dopaje excesivo
(iii) baja resistencia
(iv) evitar un aumento excesivo de la temperatura
(iv) ninguna de las anteriores
(i) sesgo directo en todo momento
(ii) sesgo inverso en todo momento
44. El semiconductor más utilizado en
Respuestas a preguntas de opción múltiple
1. (ii)
2. (iv)
3. (iii) 8.
4. (i)
5. (iv)
6. (ii)
7. (i)
(ii) 13.
9. (ii)
10. (iv)
11. (iii)
12. (ii)
(iii) 18. (i)
14. (i)
15. (iv)
16. (ii)
17. (iii)
23. (i) 28.
19. (iv)
20. (ii)
21. (iii)
22. (iii)
(ii) 33. (iii)
24. (ii)
25. (iii)
26. (iv)
27. (i)
38. (i) 43.
29. (iii)
30. (yo)
31. (iv)
32. (ii)
(iv)
34. (i)
35. (yo)
36. (ii)
37. (iii)
39. (iv)
40. (ii)
41. (iii)
42. (i)
44. (ii)
45. (ii)
Temas de revisión del capítulo
1. ¿Qué es un transistor? ¿Por qué se llama así?
2. Dibuje el símbolo del transistor npn y pnp y especifique los cables.
3. Muestre por medio de un diagrama cómo normalmente conecta baterías externas en (i) transistor pnp (ii) npn
transistor.
4. Describa la acción del transistor en detalle.
5. Explique el funcionamiento del transistor como amplificador.
6. Nombre las tres posibles conexiones de transistores.
7. Defina ÿ. Demostrar que siempre es menor que la unidad.
8. Dibuje las características de entrada y salida de la conexión CB . ¿Qué infieres de estos personajes?
istics?
a
9. Definir b. Demostrar que : ÿ =
1 ÿ un
.
10. ¿Cómo determinará experimentalmente las características de entrada y salida de la conexión CE ?
11. Establecer las siguientes relaciones:
a
(i) IC = ÿ IE + ICBO
(iii) IC = ÿ IB + ICEO
(ii) CI =
(iv) ÿ =
yo 1 - un
yo +
B 1 ÿa
1
CBO
1
1 - un
(v) IE = (ÿ + 1) IB + (ÿ + 1) ICBO
12. ¿Cómo dibujará la línea de carga de CC en las características de salida de un transistor? ¿Cuál es su importancia?
13. Explique los siguientes términos: (i) ganancia de voltaje (ii) ganancia de potencia (iii) carga efectiva del colector.
14. Escriba notas breves sobre lo siguiente: (i) ventajas de los transistores (ii) punto de funcionamiento (iii) línea de carga de CC.
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190
Principios de la electrónica
Problemas
[0.98]
1. En un transistor si IC = 4,9 mA e IE = 5 mA, ¿cuál es el valor de ÿ?
2. En un circuito de transistor, IE = 1 mA e IC = 0,9 mA. ¿Cuál es el valor de IB ? [0,1 mA]
3. Encuentra el valor de ÿ si ÿ = 0.99. [100]
4. En un transistor, ÿ = 45, el voltaje a través de la resistencia de 5kÿ que está conectada en el circuito del colector es
5 voltios Encuentre la corriente base. [0,022 mA]
5. En un transistor, IB = 68 µA, IE = 30 mA y ÿ = 440. Encuentra el valor de ÿ. Por lo tanto determinar el valor
[0,99; 29,92mA]
de CI.
6. La corriente de colector máxima que puede transportar un transistor es de 500 mA. Si ÿ = 300, ¿cuál es la corriente de base máxima
permitida para el dispositivo? [1,67 mA]
7. Para el circuito que se muestra en la figura 8.69, dibuje la línea de carga de cd.
Figura 8.69
8. Dibuje la línea de carga de cd para la figura 8.70.
[Los puntos finales de la línea de carga son 6,06 mA y 20 V]
Figura 8.70
Figura 8.71
9. Si la resistencia del colector RC en la figura 8.70 se reduce a 1 kÿ, ¿qué sucede con la carga de CC?
línea ?
[Los puntos finales de la línea de carga de CC ahora son 20 mA y 20 V]
10. Dibuje la línea de carga de cd para la figura 8.71.
[Los puntos finales de la línea de carga de CC son 10,6 mA y 5 V]
11. Si la resistencia del colector RC en la figura 8.71 aumenta a 1 kÿ, ¿qué sucede con la carga de CC?
línea ?
[Los puntos finales de la línea de carga de CC ahora son 5 mA y 5 V]
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191
transistores
Figura 8.72
12. Determine los puntos de intercepción de la línea de carga de cd en los ejes vertical y horizontal de la
[2mA; 20 voltios]
curvas de colector en la figura 8.72.
13. Para el circuito que se muestra en la figura 8.73, encuentre (i) el estado del transistor y (ii) la potencia del transistor.
[(i) activo (ii) 4,52 mW]
Figura 8.73
Figura 8.74
14. Se aplica una corriente de base de 50 ÿA al transistor de la figura 8.74 y se aplica un voltaje de 5 V.
cayó a través de RC . Calcule ÿ para el transistor.
15. Cierto transistor debe operarse con una corriente de colector de 50 mA. ¿Qué tan alto puede llegar VCE sin
exceder PD (máx.) de 1,2W?
Preguntas de discusión
1. ¿Por qué un transistor es un dispositivo de baja potencia?
2. ¿Cuál es el significado de la flecha en el símbolo del transistor?
3. ¿Por qué el colector es más ancho que el emisor y la base?
4. ¿Por qué la corriente del colector es ligeramente menor que la corriente del emisor?
5. ¿Por qué la base se hace delgada?
[0.99]
[24V]