POLARIDADES DE LOS VOLTAJES Y LAS CORRIENTES EN BJTS POLARIZADOS EN LA REGIÓN ACTIVA

Transcripción

1 POLARIDADES DE LOS VOLTAJES Y LAS CORRIENTES EN BJTS POLARIZADOS EN LA REGIÓN ACTIVA

2 POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES: ACTIVO V BE 0,7V β 100 Suponemos que está en la región activa V BE V B V E 0,7V V E 4V 0,7V 3,3V 3, 3V 3, 3kΩ 1mA α β β ,99 α 0,99x1mA 0,99mA I B β 0,01mA V C 10V 4,7kΩx0,99mA 5, 34V V CB 5, 34V 4V 1,34V Juntura CB polarizada en inverso, por lo tanto está activo.

3 V BE 0,7V POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES: SATURADO β 100 Suponemos que está en la región activa V BE V B V E 0,7V V E 6V 0,7V 5, 3V 5,3V 3,3kΩ 1,6mA V C 10V 4,7kΩx1,58mA 2,57V V CB 2,57V αi 6V E 0,99x1,6mA 3,43V 1,58mA Juntura CB polarizada en directo, por lo tanto no está activo Hay que considerar que el transistor se encuentra en la región de saturación y por lo tanto V CE 0,2V

4 V BE V B V E 0,7V V E 6V 0,7V 5, 3V 5,3V 3,3kΩ 1,6mA V C V E + V CE max 5,3V + 0,2V 5,5V 10V 5,5V 4,7kΩ 0,96mA I B Con estos valores, βι Β 100 x 0,64mA 64mA βι Β >> sat por lo tanto el transistor está saturado 1,6mA 0,96mA 0,64mA

5 POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES: EN CORTE Si no hay corriente de colector, V E 0 por lo tanto V BE 0. Si hubiera corriente de colector V C tendría un voltaje positivo, por lo tanto V BE 0. En cualquier caso el transistor está en la zona de corte. Por lo tanto todas las corrientes son igual a cero. El voltaje de colector es 10V y el de emisor 0V. En este caso el voltaje V CE es igual al de la fuente.

6 POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES PNP: ACTIVO V EB 0,7V β 100 Suponemos que está en la región activa V EB V E V B 0,7V Juntura CB polarizada en inverso, por lo tanto está activo.

7 POLARIZACIÓN SIN RESISTENCIA R E : DEPENDENCIA DE β V BE 0,7V β 100 La juntura base-emisor está polarizada en directo. V CB 1, 4V 0, 7V 0, 7V EL BJT está activo. e dependen mucho de β. V CE 1,4V 0V 1,4V

8 Si β120 I B 5 V BE R B 5 0, ,043mA β 5,16mA Podemos calcular la corriente máxima que circularía por la malla de colector-emisor suponiendo que V CE 0 max mA Por lo tanto el transistor está saturado. Los cálculos ahora son los siguientes, considerando V CEsat 0,2V I B 0,043mA 10 0,2 4,9mA 2 + I B 4,943mA

9 POLARIZACIÓN CON RESISTENCIA R E β 100 V BE 0,7V En primer lugar se calcula el Thevenin en el circuito de Base. Se escribe la ecuación de la malla del circuito de base Se tiene + I B βi B + I B ( β +1)I B I B β +1 ( )

10 V E xr E 1,29mAx3kΩ 3,87V V CE V C V E 8,6V 3,87V 4,73V

11 COMPROBACIÓN DE LA DEPENDENCIA DE β Qué sucede en los ejemplos anteriores si β es 300? βi B 12,9mA Considerando V CEsat 0 max 10V 2kΩ 5mA Por lo tanto: βi B > sat I B 0, 43mA 5mA V CE 0V Saturado

12 I B β +1 ( ) 5V 0,7V [ ( )] 1,38mA 3kΩ+ 33,3kΩ I B ( β +1) 1,38mA 301 0,0045mA α ,9966 α 0,9966x1,38mA 1,3754mA V B V BE + R E 0,7V +1, 38mAx3kΩ 4,84V V C 15V R C 15V 1,3754mAx5kΩ 8,12V V E R E 1,38mAx3kΩ 4,14V V CE V C V E 8,12V 4,14V 3,98V Activo

13 CONCLUSIONES En el circuito con la resistencia R E el transistor continúa en el modo activo frente a una variación porcentual de β de: Δβ x % La variación de la corriente de colector es: Δ 1,3754 1,28 1,28 x100 7,45% Por lo tanto la configuración con resistencia R E es muy estable frente a variaciones de β.

14 CONFIGURACIÓN CLÁSICA CON DOS FUENTES NPN Una variación de la configuración estable ante variaciones de β consiste en alimentar el transistor con fuentes en Colector y Emisor mientras que la base queda conectada a tierra. Del circuito se puede ver que Esta es la misma ecuación desarrollada para el circuito con R E, cambiando V BB por V EE, por lo tanto los resultados son similares. La resistencia R B puede eliminarse si cuando se use el transistor como amplificador, la señal a amplificar no entre por la Base.

15 EJERCICIO Para el circuito dado calcule las corrientes,, I B, y el voltaje V CE, si R C 2KΩ, R E 3,3 KΩ, R B 0, V CC 10V y V EE 10V sabiendo que V BE 0,7V y β V 0,7V 3,3KΩ 2,94mA α 0,99x2,94mA 2,91mA I B β 2,91mA 100 0,0291mA 29,1µA V CC + V EE R C + V CE + R E α β β +1 0,99 V CE 4, 48V

16 CONFIGURACIÓN CLÁSICA CON DOS FUENTES PNP Considerar que V EB 0,7 β 100 V CC R E + V EB V CC V EB R E 10V 0, 7V 10kΩ 0,93mA α ,99 α 0,92mA I B β 0,0092mA V EC 10V +10V 0,93mAx10kΩ 0,92x5kΩ 6,10V

17 POLARIZACIÓN DE BJT NPN CON RESISTENCIA CB I B V CC V BE R C β +1 ( ) + R B V CC R C ( β +1)I B + R B I B + V BE α Punto de operación independiente de las variaciones de β V β CC V BE R C β +1 ( ) + R B V CC V BE R C V CC R C + V CE V CE V CC R C

18 REGIÓN DE OPERACIÓN DEL NPN CON RESISTENCIA CB Para estar en la zona activa y no pasar a saturación la juntura Base -Colector debe estar polarizada en inverso. Para un NPN esto significa V CB >0. Con las ecuaciones anteriores: Hay varias formas de calcular este voltaje. Una de ellas: V CB I B R B β R B V CC V BE βr C Para que el transistor pueda operar V CC > V BE por lo tato V CB siempre es mayor que cero. El punto de operación siempre está en la región activa.

19 POLARIZACIÓN DEL PNP CON RESISTENCIA CB V CC R C ( β +1)I B + R B I B + V EB I B V CC V EB R C β +1 ( ) + R B V β CC V EB R C β +1 ( ) + R B V CC V EB R C Punto de operación independiente de las variaciones de β si R C (β +1)>> R B V CC R C + V EC V EC V CC R C

20 REGIÓN DE OPERACIÓN DEL PNP CON RESISTENCIA CB Para estar en la zona activa y no pasar a saturación la juntura Base -Colector debe estar polarizada en inverso. Para un NPN esto significa V BC >0. Con las ecuaciones anteriores: Hay varias formas de calcular este voltaje. Una de ellas: V BC I B R B β R B V CC V EB βr C Para que el transistor pueda operar V CC > V EB por lo tato V BC siempre es mayor que cero. El punto de operación siempre está en la región activa.

21 EJERCICIO Para el circuito dado calcule las corrientes,, I B, y el voltaje V CE, si R C 2KΩ, R B 170KΩ, V CC 10V, sabiendo que V BE 0,7V y β100. V CC V BE R C + R B β +1 10V 0, 7V 2KΩ+ 170KΩ 2,53mA 101 α 2,5mA V CC R C + R B I B + V BE I B β 0,025mA 25µA V CC R C + R B β +1 + V BE V CE V C V CC R C 4,94V