FUNDAMENTOS DE CLASE 3: DIODOS

Transcripción

1 FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA CLASE 3: DIODOS

2 RECORTADORES Permiten eliminar parte de la señal de una onda En serie:

3 RECORTADORES: EJERCICIO Ejercicio: Calcular la característica de trasferencia

4 RECORTADORES: EJERCICIO Considerando diodos ideales, respuesta:

5 RECORTADOR En paralelo:

6 RECORTADOR DE DOBLE NIVEL Recortador de doble nivel

7 SUJETADOR Cambia la señal a un nivel de DC diferente τ = RC lo suficientemente grande para que C se descargue muy poco cuando D no esté conduciendo

8 SUJETADOR 0 T/2 T/2 T v o = 0 v v o = -2V

9 SUJETADOR

10 SUJETADOR

11 DIODOS COMO CIRCUITOS DE DISPARO Compuerta AND Aplicación: Detección de señales condicionales

12 DIODOS COMO CIRCUITOS DE DISPARO Compuerta OR Aplicación: Fuente de respaldo

13 DIODOS ESPECIALES: DIODO ZENER Símbolo: Se usa en polarización inversa, donde funciona como regulador. En región operativa la corriente puede variar en un amplio margen, pero el voltaje varía muy poco En polarización directa funciona como un diodo rectificador común

14 DIODO ZENER Curva característica ensión zener Vz Te Corriente limitada por máxima disipación de potencia P=Iz(max ) x Vz Región de regulación

15 DIODO ZENER Ejemplo: Diodo zener con un Voltaje zener Vz=12.6

16 DIODO ZENER Cambiando la resistencia

17 DIODO: HOJA DE CARACTERÍSTICAS Importante en aplicaciones AC

18 DIODOS ESPECIALES: DIODO LED Libera la energía en forma de luz. El color de la luz depende del material semiconductor del cuál está construido, puede emitir desde luz ultravioleta pasando por el espectro visible hasta el infrarrojo.

19 DIODO LED Para que un LED se encienda con una luminosidad razonable, por él debe circular una corriente de unos 15 ó 20mA, mientras que la tensión en directo del dispositivo es de aproximadamente 2V (depende del color del diodo).

20 DISPLAY 7 SEGMENTOS

21 DISPLAY 7SEGMENTOS

22 MATRIZ DE LEDS

23 DIODOS ESPECIALES: FOTODIODO Diseñado para producir una corriente eléctrica en respuesta a la radiación ultravioleta, visible o infrarroja. Se controla la corriente de saturación inversa

24 FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA CLASE 3: TRANSISTOR BJT BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR

25 TRANSISTOR

26 TRANSISTOR Tipos npn pnp E n p n C E p n p C sección interna B C sección interna B C B B Símbolo Símbolo E E

27 TRANSISTOR Las uniones Base-Emisor y base colector se comportan como diodos C C B B E E

28 TRANSISTOR No polarizado

29 MODO DE OPERACIÓN Región de operación Unión Base-Emisor Unión Base-Colector Conmutación Región de corte Polarización Inversa Polarización inversa Región activa inversa Polarización Inversa Polarización directa Amplificación Región activa Polarización directa Polarización Inversa Región saturación Polarización directa Polarización directa

30 MODO DE OPERACIÓN Los cuatro modos de operación del transistor BJT son definidos por V BE y V BC, La región inversa rara vez es usada. Activa: Modo de mayor importancia, funcionamiento como amplificador En esta región las corrientes tienen curvas planas Saturación: Las barreras de potencial son canceladas causando un corto circuito virtual El transistor se comporta como interruptor cerrado Corte: Corriente reducida a cero. Idealmente, el transistor se comporta como un interruptor abierto

31 CURVA CARACTERÍSTICA I C ma I B = 100 µa R.A.N. I B = 80 µa I B = 60 µa 6 I B = 40 µa 4 2 I B = 20 µa 0 Corte V CE V Satura ación

32 TRANSISTOR POLARIZADO Polarización en la región activa

33 TRANSISTOR POLARIZADO Polarización en la región activa

34 TRANSISTOR POLARIZADO Polarización en la región activa

35 ECUACIONES DEL TRANSISTOR DC Algunas veces los parámetros α y β son llamados α dc y β dc

36 ECUACIONES DEL TRANSISTOR DC E Ecuaciones - I E V BE I C - V CE + + V C E EC - C I V B BC V EB I V CB B B B I E I C npn I E = I B + I C V CE = -V BC + V BE pnp I E = I B + I C V EC = V EB - V CB

37 EJEMPLO BJT C Dado: I B = 50 µ A, I C = 1 ma Encontrar: I E, β, and α V CB + _ I C Solución: B I B I E = I B + I C = 0.05 ma + 1 ma = 1.05 ma V BE + _ I E β = I C / I B = 1 ma / 0.05 ma = 20 α = I C / I E = 1 ma / 1.05 ma = E α también puede ser calculada con β con la formula anterior. α = β = 20 = β

38 TRANSISTOR ACTIVO 1. El colector debe ser más positivo que el emisor 2. El diodo de base emisor debe estar polarizado en directa y el diodo base colector en inversa 3. Cualquier transistor tiene unos valores máximos y mínimos de Ic, Ir y Vce que no deben ser excedidos así como una temperatura y potencia máximos. 4. Cuando estas reglas son cumplidas se tiene que: I C = hfe Ib= β I B

39 TRANSISTOR ACTIVO Relaciones importantes I C = β I B I E = I C + I B I E = β I B + I B = (β + 1) I B Si β >> 1 entonces I E β I B I E I C I C = α I E β = α / 1- α α = β / β+1 Si la unión base-emisor está polarizada en directa entonces: V BE = 0.7V (NPN) V EB = 0.7V (PNP)

40 TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR

41 TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR Estado de Corte: El transistor se comporta como un circuito abierto y no circula ninguna corriente por sus terminales. Ic=Ie=Ib=0 Estado de saturación: Se observa un voltaje de casi cero voltios entre colector y emisor, de manera que se tiene un cortocircuito entre dichos terminales.

42 ANÁLISIS DE TRANSISTOR Para analizar circuitos en corriente continua que contengan transistores es conveniente realizar los siguientes paso: 1. Hacer una suposición razonable del estado del transistor (activo,corte o saturación) 2. Analizar el circuito buscando contradicciones para el estado supuesto. 3. Si hay contradicción, hacer una nueva suposición basada en la información calculada y volver al paso Si no hay contradicciones las corrientes y voltajes calculados para el circuito se aproximaran mucho a su comportamiento real. Tener en cuenta que para el estado activo: IB>0 VCE>VCEsat (transistores npn) VEC>VECsat (transistores pnp) VBE=0.7V (transistores npn) VEB=0.7V (transistores pnp)

43 ANÁLISIS DE TRANSISTOR En donde VCEsat (VECsat) es el voltaje entre colector y emisor especificado por el fabricante para el transistor saturado (0.2V típico). Para el estado de corte: Para el estado de saturación: IB=IC=IE=0 VBE<0.7V (transistores npn) VEB<0.7V (transistores pnp) IB>0 VCE<VCEsat (transistores npn) VEC<VECsat (transistores pnp) VBE=0.7V (transistores npn) VEB=0.7V (transistores pnp) ICsat=Ic para VCE=0.

44 EJERCICIO 1 Verificar el estado de operación del transistor ( β =10) en el circuito de la figura.

45 EJERCICIO 2 Determinar el voltaje Colector-Emisor, la corriente de base y la corriente de colector del transistor ( β =50) en el circuito mostrado en la figura.

46 EJERCICIO 3 Determinar el voltaje Colector-Emisor, la corriente de base, y la corriente de colector del transistor ( b=55) en el circuito mostrado en la figura. Respuesta: IB=196uA, IC=10.78mA,VCE=4.52V.

47 EJERCICIO 4 Calcular RC y RB para que en el circuito de la figura se cumpla: IB = 83 ua y V CE = 6.27V, utilizando V BE =0.7V y β=100. Respuesta: R B =100KΩ, R C =328.92Ω.