T4

TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 1

EL TRANSISTOR BJTPolarización

TEMA 4

ÍNDICE

1. Comportamiento estático. Polarización en DC

2. Recta de carga3. Circuito de polarización fija4. Circuito de polarización estabilizado en

emisor5. Circuito de polarización por divisor de

tensión6. Circuito de polarización por

retroalimentación de tensión7. El transistor en conmutación.8. Estabilidad del punto de funcionamiento9. Conclusiones

TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 2

T4. EL TRANSISTOR BJT. Polarización.

Comprobación transistor en buen estado

Transistor emisor-común en activa

3TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA

1. COMPORTAMIENTO ESTÁTICO. POLARIZACIÓN DC


RC

20 200C

B

I

I

Polarizar es encontrar el punto Q de funcionamiento deseado.

Fijando IB (a través de VBB y RB) y VCE (a través de VCC y RC), determinamos el punto de funcionamiento Q caracterizado por (ICQ, VCQ).




BB B B BEV R I V

CC C C CEV R I V

Malla de entrada

Malla de salida

Ejemplo 1: Para el siguiente circuito, calcular RB y RC para situar el transistor en el punto de funcionamiento VCE(Q)=50V ; Ic(Q)=1A. El transistor tiene una ganancia DC β=hFE = 100, y una tensión VBE(on)=0.7V

Solución: RB=430Ω # RC=30Ω




Ejemplo 2: Analiza cual de los siguientes puntos de funcionamiento dentro de los límites de operación es el más adecuado desde el punto de vista:

a. De excursión de la señal en tensión y corriente. Solución: B

b. De potencia máxima. Solución: D





2. RECTA DE CARGA


A partir de la ecuación de la malla de salida se obtiene la recta de carga y de la intersección de esta con las curvas del transistor se determina el punto de funcionamiento Q.

Cuando varía IB, VCC o RC, el punto Q cambia.

CC C C CEV R I V


2. RECTA DE CARGA


CAMBIO DE Q ANTE VARIACIONES DE IB

CAMBIO DE Q ANTE VARIACIONES DE RC

CAMBIO DE Q ANTE VARIACIONES DE VCC


3. CIRCUITO DE POLARIZACIÓN FIJA


EQUIVALENTE CCCIRCUITO COMPLETO

¡¡EN CC LOS CONDENSADORES SON CIRCUITOS ABIERTOS!!




MALLA DE COLECTOR O DE SALIDA

MALLA DE BASE O DE ENTRADA

Ejemplo 3: Determinar IBQ, ICQ, IEQ, VCEQ, VB, VC y VBC.

Solución: IBQ=47’08µA # ICQ=2’35mA # IEQ=2’4mA

VCEQ=6’83V # VB=0’7V # VC=6’83V # VBC=-6’13V




Ejemplo 4: Determinar el valor de Rg para llevar el transistor a saturación. En esas condiciones determinar IBQ, ICQ, IEQ, VCEQ, VB, VC y VBC.

Solución: IBQ=109’1µA # ICQ=5’45mA # IEQ=5’56mA # Rg=103’57KΩ

VCEQ=0V # VB=0’7V # VC=0V # VBC=0’7V




La inclusión de RE mejora la estabilidad del circuito respecto a la polarización fija, es decir, es más estable ante cambios de temperatura, tolerancias, rizados de tensión de alimentación, etc…


4. CIRCUITO DE POLARIZACIÓN ESTABILIZADO EN EMISOR







RECTA DE CARGA

CC CCE Q

V VV10 3

CRITERIO DE ESTABILIDAD

MALLA DE SALIDA

MALLA DE ENTRADA

Ejemplo 5: Determinar IBQ, ICQ, IEQ, VCEQ, VB, VC, VE y VBC.


VCEQ=13’97V # VB=2’71V # VC=15’98V # VE=2’01V # VBC=-13’27V




Ejemplo 6: Determinar el valor de RB para llevar el transistor a saturación. En esas condiciones determinar IBQ, ICQ, IEQ, VCEQ, VB, VC, VE y VBC.

Solución: IBQ=133’4µA # ICQ=6’67mA # IEQ=6’8mA # RB=94’68KΩ

VCEQ=0V # VB=7’37V # VC=VE=6’67V # VBC=0’7V




La inclusión del divisor de tensión en la malla base-emisor independiza el punto de funcionamiento Q de la ganancia del transistor β.


5. CIRCUITO DE POLARIZACIÓN POR DIVISOR DE TENSIÓN







RECTA DE CARGA

CC CCE Q

V VV10 3


MALLA DE SALIDA

MALLA DE ENTRADA

Ejemplo 7: Determinar RTH, ETH, IBQ, ICQ, IEQ, VCEQ, VB, VC, VE y VBC.

Solución: RTH=3’55KΩ # ETH=2V # IBQ=6’05µA # ICQ=0’85mA # IEQ=0’856mA





Más estable frente a variaciones de temperatura, tolerancias, rizados de tensión de alimentación, etc… que la polarización fija y la polarización estabilizada en emisor.


6. CIRCUITO DE POLARIZACIÓN POR RETROALIMENTACIÓN DE TENSIÓN







RECTA DE CARGA

CC CCE Q

V VV10 3


𝑉 𝐶𝐶=𝑅𝐶 𝐼+𝑅𝐵 𝐼𝐵+𝑉 𝐵𝐸+𝑅𝐸 𝐼𝐸𝐼𝐸=𝐼= 𝐼𝐵+𝐼𝐶=(𝛽+1) 𝐼𝐵

𝐼𝐵=𝑉 𝐶𝐶−𝑉 𝐵𝐸

𝑅𝐵+(𝑅𝐶+𝑅𝐸)(𝛽+1)

𝑉 𝐶𝐶=𝑅𝐶 𝐼+𝑉 𝐶𝐸+𝑅𝐸 𝐼𝐸𝐼𝐸=𝐼=(𝛽+1)𝐼 𝐵

𝑉 𝐶𝐸=𝑉 𝐶𝐶−(𝑅𝐶+𝑅𝐸)(𝛽+1) 𝐼𝐵

Ejemplo 8: Determinar IBQ, ICQ, IEQ, VCEQ, VB, VC, VE y VBC.






Para trabajar en conmutación tan solo tenemos que excitar la base con una corriente determinada por “β” (que

dependerá fundamentalmente del transistor usado) e “Icsat” (cuyo

valor dependerá de la malla colector-emisor).


7. EL TRANSISTOR EN CONMUTACIÓN


CsatB

II

Sobreexcitación

A la hora de seleccionar el transistor para conmutar debemos tener en cuenta la potencia y frecuencia de la señal a conmutar.




Vi

Ejemplo 9: Determinar frecuencia máxima de conmutación para corriente de colector máxima del transistor de propósito general 2N4123.

Solución: ICmax=200mA # tON=8+54=62nseg # tOFF=50+32=82nseg # fMAX=6’95MHz





8. ESTABILIDAD DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO


El punto de funcionamiento Q puede variar si varían los siguientes parámetros:

La temperatura. La variación de temperatura afecta a VBE, β, ICBO

La tolerancia de los componentes. Los componentes reales no presentan el mismo valor que el nominal mostrado en las hojas de características, por lo que el punto Q diseñado se encontrará desplazado en la práctica.

El rizado de la alimentación CC. La variación de la tensión de las fuentes de alimentación CC empleadas para la polarización afecta al punto Q.

Existen técnicas que atenúan esta variación:

Técnicas de estabilización. Resistencias que atenúan el efecto de variación que introduce la Tª.

Técnicas de compensación. A partir de diodos.

Técnicas a partir de termistores y resistencias. Basadas en la variación de la resistividad en función de la temperatura.


9. CONCLUSIONES SOBRE POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES


Independientemente de la configuración (emisor común, base común, etc.), en zona activa las relaciones entre corrientes son siempre las mismas (IC≈IE e IC=βIB).En amplificación el punto de funcionamiento (Q) deberá estar en la región activa y no ser muy próximo a los valores máximos de potencia, tensión o corriente del transistor.Para el análisis de continua (DC) todos los condensadores se interpretarán como un circuito abierto.La polarización fija es la más simple y la menos estable, pues depende altamente del valor de la ganancia β.Para determinar la corriente de saturación se debe calcular la corriente cuando se cortocircuita emisor y colector. La inclusión de una resistencia en el emisor favorece la estabilidad del transistor y disminuye la corriente de base significativamente.Para la configuración emisor común la corriente de base se determina primero, mientras que para la de base común es la corriente de emisor.En conmutación el transistor pasa del estado de corte al de saturación alternativamente.

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Engineering

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