BJT 1. V γ V BE +V CC =12V. R C =0,6kΩ I C. R B =43kΩ V I I B I E. Figura 1 Figura 2

Transcripción

1 J 1. n este ejercicio se trata de estudiar el funcionamiento del transistor de la figura 1 para distintos valores de la tensión V I. Para simplificar el análisis se supondrá que la característica de entrada del transistor I (V ) no depende de la tensión V y puede representarse por la característica de un diodo con V γ = 0,7 V y f = 0 Ω como se ilustra en la figura 2. Además, se supondrá que el transistor está caracterizado por β = 100 y V (sat) = 0 V. Se pide calcular los valores de I, I, I y V, V, V para V I =0 V; 5 V y 12 V, trasladando los resultados a la tabla adjunta. + =12V =0,6kΩ I V I =43kΩ I I I V γ V V I (V) I (ma) I (ma) I (ma) V (V) V (V) V (V) stado V V 2. l transistor del circuito tiene β = 50. alcule para obtener V = +5 V. Para ese valor de, qué ocurriría si el transistor se reemplaza por otro con β = 100? onsidere Vγ=0.7 V y V (sat) =0.2 V 100 kω +10V V 3 V 2 V 4 V V 5 3. alcule el valor de las tensiones señaladas en el 1 Q1 Q 2 circuito para a) β, y b) β = 100. Vγ=0.7 V, V (sat) =V (sat) =0.2 V -10V

2 JT 2 4. n los circuitos integrados es habitual limitar la corriente I L que entrega el circuito en colector común de la figura 1 modificándolo según muestra la figura 2. n régimen de funcionamiento normal (sin limitación de corriente), el transistor está en activa y el T 2 en corte. Para el circuito de la figura 2: a) xpresar I L en función de I IN en régimen de funcionamiento normal b) Qué condición debe cumplir I L para que funcione en activa? Suponga que no puede estar saturado c) alcular el máximo valor de I L para el que T 2 está en corte d) Para el valor de I L calculado en c), comprobar que no está saturado DATOS: = 10 V, L = 300 Ω, = 25 Ω. Para ambos transistores, β = 50, V γ = 0,7 V, V (sat) = 0,2 V I IN L I L T 2 I IN L I L 5. Los tres transistores bipolares del circuito de la figura son idénticos, y para este ejercicio se pueden caracterizar por un modelo lineal por tramos. Se sabe que T 2 está en saturación. a) De los cuatro estados posibles del transistor (activa directa, saturación, corte y activa inversa), deduzca en cuál de ellos se encuentra b) alcule el rango de valores de D para el que T 3 está en activa c) Para D = 60 Ω T 3 está en saturación y se mide una caída de tensión en sus bornas de 0,7 V. alcule los valores de las corrientes I 2 e I 3. ompruebe que T 2 y T 3 están saturados A I 3 I 3 T 3 D DATOS: = 5 V, A = 1,7 kω, = 0,4 kω, = 6 kω; transistores: β = 100, V γ = V (ON) = 0,7 V, V (sat) = 0,2 V I 2 T 2 6. La figura 1 muestra el símbolo circuital del llamado transistor Schottky, dispositivo que se emplea en la tecnología digital TTL de alta velocidad. ste transistor se realiza conectando un diodo Schottky (es decir, de unión metal-semiconductor) entre la base y el colector de un transistor bipolar convencional, como se indica en la figura 2. Se pide: a) Obtener las expresiones de I e I en función de V y V para el funcionamiento del transistor Schottky I D S I en estática, utilizando el modelo de bers-moll para el transistor T y la ecuación de Shockley del diodo D S (suponga conocidos los parámetros de dichos I modelos) T I b) onsiderando los modelos lineales por tramos para T y D S, demostrar que el transistor T nunca opera en la región de saturación I I c) Si el transistor T está polarizado en modo activo con V = 4 V, en qué estado se encuentra el diodo D S? Utilice también el modelo lineal por tramos DATOS de los modelos lineales por tramos: Transistor T : V γ = 0,7 V; V,sat = 0,2 V. Diodo D S : V γ = 0,3 V; V Z = 5 V; F =0

3 JT 3 7. on el circuito de la figura, que contiene un JT trabajando en saturación, se desea analizar la influencia de las aproximaciones de las tensiones en el cálculo de las corrientes. Para ello se va a realizar un cálculo más preciso de las tensiones y corrientes del JT mediante un proceso iterativo. Si se aplica al circuito una tensión V I = 10 V, se pide: a) Obtener un valor aproximado de I e I. Para ello suponga V = 0,1 V y I V = 0,6 V, es decir, se utiliza un modelo aproximado por tramos lineales b) Utilizando las ecuaciones de bers-moll y los valores de I e I obtenidos en el v apartado a), calcular nuevos valores para V y V I c) on estos valores de las tensiones recalcule las corrientes I e I I I d) uánto difieren, en tanto por ciento, los valores de I e I calculados en a) y c)? DATOS: Del circuito: = = 1 kω; = 15 V; v I = 10 V; del JT: I S = 9, A; α F = 0,99; α = 0,1; V T = 25 mv 8. l circuito de la figura, con la polaridad indicada para, garantiza un punto de trabajo Q en la región activa para transistores npn con cualquier valor de β. Se utilizará un modelo de transistor en activa con características independientes de V : las de entrada del tipo de diodo de Shockley I (V,V ) = I 0 (exp(v /V T )-1), y las de salida del tipo β = cte, es decir, I (V,I ) = β I a) Demostrar que, cualesquiera que sean β,, y > 0, el transistor bipolar npn nunca se encontrará en saturación en ese circuito, es decir, V 0 siempre b) on los valores = 100 kω, = 2 kω, = 10 V y un transistor de β = 100, determinar el punto de trabajo Q, es decir, I, I y V, utilizando una aproximación razonable para el valor de V, que deberá indicarse c) l transistor anterior funciona a una temperatura para la que I 0 = µa y V T = 25 mv. Obtener una mejor aproximación para el valor de V, precisando hasta el mv d) Si se utilizara, en el mismo circuito y a la misma temperatura, un transistor con un áre de unión base emisor 4 veces mayor, es correcto suponer que esta diferencia tendrá muy poco efecto sobre el punto de trabajo? Justificar la respuesta I I 9. Los transistores de la figura, sean npn o pnp, tienen V idénticos parámetros de bers-moll. Los diodos LD de esta figura se suponen ideales (I D = 0 si V D < 0, V D = 0 si L 1 L 2 L 3 I D > 0). Se considerará que cada LD emite luz detectable cuando por él circula una corriente mayor de 10 ma. Se pide: a) ondición que debe cumplir V 1 para que L 1 emita b) ondición que debe cumplir V 2 para que L 2 emita V 1 0V V 2 V 3 c) ondición que debe cumplir V 3 para que L 3 emita DATOS: = 10 V, V T = 26,5 mv, I S = 0,5 pa, α F = α = 0,5 NOTAS: Presente los resultados numéricos con al menos 3 cifras significativas 10. uando el JT del circuito de la figura 1 funciona en activa con altas corrientes de colector i, el parámetro β F = i /i no es constante sino que disminuye con i según muestra la figura 2. n este ejercicio se trata de analizar algunos efectos que esto conlleva, y para ello se pide:

4 JT 4 I V O Figura 1 a) xpresar β F en función de i para i > I M utilizando los datos que aparecen en la figura 2 b) alcular V O en el circuito de la figura 1 para I = 5 ma, comprobando que funciona en activa c) Lo mismo, para I = 20 ma d) alcular el parámetro de pequeña ic di señal del JT β f = para ib di I = 20 ma DATOS: = 10 V, = 6 Ω, V (sat) = 0,2 V, β 0 = 100, I M = 1 A β Ο β Ο 2 β F (i ) I M Figura 2 2I M i 11. l conjunto de tres transistores bipolares, T 2 y T 3 acoplados según muestra la figura 1 funciona como el transistor npn equivalente representado en la figura 2. Se pide calcular: a) l parámetro β del transistor equivalente definido como el cociente I /I de las corrientes indicadas en la figura 2 cuando, T 2 y T 3 están en activa b) La mínima tensión V en el transistor equivalente para la que, T 2 y T 3 están en activa con I > 0. onsidere para este apartado el modelo lineal por tramos para los transistores c) l valor V 2 -V 1 cuando, T 2 y T 3 están en activa. onsidere para este apartado el modelo de bers-moll para los transistores en activa, y exprese el resultado con tres cifras significativas DATOS: V T = 25 mv. Para todos los JT: β = 10, V A Modelo lineal por tramos: V γ 0,7 V, V (sat) 0,2 V Modelo de bers-moll en activa: I = β I, I = I 0 exp( V /V T ) T 3 T 2 I I I Figura 1 Figura La figura muestra un circuito multiplicador de v que realiza la función de mantener en sus terminales una tensión aproximadamente proporcional a la tensión v del JT. Para su correcto funcionamiento, la corriente de base i debe ser despreciable en el nodo. Sabiendo que el JT funciona en activa: a) alcule el valor de M que cumple que v M v suponiendo que i es despreciable en el nodo b) Si se ha medido V = 1860 mv y V = 610 mv, calcule el valor del parámetro I S (= I S /α F ) del JT c) n el punto de trabajo del apartado b), calcule la resistencia equivalente del circuito como componente de dos terminales para pequeña señal a frecuencias medias DATOS: = 1 kω, V T = 26 mv; del JT: β F = 50, r o

5 JT 5 =+10V 13. a) Un valor de β muy elevado puede hacer que el transistor de la figura esté saturado incluso sin señal aplicada. alcule el mínimo valor de β para el que ocurre esto. b) Demuestre que la ganancia de tensión del circuito v o /v i (con el transistor en activa directa) varía linealmente con β DATOS: V T = 0,025 V, V (sat) = 0,2 V, V 0,7 V v i = 3kΩ = v O V =3V V + =+10V 14. a) alcule la ganancia de tensión del circuito de la figura, v o /v i b) epita a) si la fuente de señal presenta una resistencia interna (no dibujada) g = 100 Ω DATOS: kt/e = 0,025 V, V,sat = 0,2 V, V 0,7 V, β = 100 v i = 5 kω = 10kΩ v o V - =-10V alcule y represente gráficamente la función v O (v I ) para el circuito de la figura, y diga si puede utilizarse para realizar alguna función lógica sobre señales digitales de niveles 0 y 5V y de qué función se trata. = 5 V; = 25 kω; = 700 Ω; V γ = 0,7 V; V,sat = 0,3 V; β = 100 v I v O