Electrónica Industrial

Transcripción

1 Sistemas mecánico ACTUADORES Solenoides, relés, piezoeléctricos Motores de coninua Motores paso a paso Servomotores DisposiIvos hidráulicos y neumáicos. Interruptores Pulsadores Potenciómetros LDRs Fotocélulas Encoders SENSORES Galgas extensom Termopares Acelerómetros MEMs ACONDICIONADORES DE SEÑALES DE ENTRADA E INTERFACES C. discretos Amplificadores Filtros A/D VISUALIZADORES LEDs Displays LCD CRT TFT ACONDICIONADORES DE SEÑALES DE SALIDA E INTERFACES D/A Amplificadores PWM Transistores SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL Combinacionales Secuenciales μp μc Memorias SoC Comunicaciones SoUware 69

2 Estructura del transistor BJT Transistor PNP 0,150 in Transistor NPN 0,150 in 0,001 in 0,001 in E C E C B B V EE V CC V EE V CC E Emisor (fuertemente dopado) B Base (ligeramente dopado) C Colector (poco dopado) 70

3 Comportamiento del BJT (I) Principio de funcionamiento del transistor PNP 71

4 Comportamiento del BJT (II) Principio de funcionamiento del transistor NPN E N P N C El material P Iene huecos libres El material N Iene electrones libres B Cuando la unión BC la polarizamos inversamente hay un flujo reducido de portadores minoritarios (huecos) 72

5 Comportamiento del BJT (III) Principio de funcionamiento del transistor NPN N P N E C Ahora polarizamos inversamente la unión emisor- base. B Al ser el material de la base muy delgada, muchos electrones del emisor atraviesan la base sin poder combinarse con los pocos huecos de la base. La corriente de base es muy pequeña y se debe a los huecos que se inyectan en la base y se recombinan con unos pocos electrones que vienen del emisor. Casi todos los electrones del emisor que atraviesan la base pasan al colector. 73

6 Comportamiento del BJT (IV) Principio de funcionamiento del transistor NPN N P N E C B Como consecuencia, la ganancia de corriente es muy baja, ya que la I E es prácicamente igual a I C Si añadimos una resistencia en el colector se producirá una caída de tensión importante si la resistencia es elevada, dando lugar a una ganancia de tensión importante. Si esta caída es muy grande la tensión en el colector disminuye, y puede llegar a dejar de conducir el transistor. 74

7 Comportamiento del BJT (V) Corrientes en el transistor La corriente del emisor es: I E = I C + I B La corriente de colector está compuesta de dos corrientes: I C = I Cmayoritarios + I COminoritarios I C se mide en miliamperios y I CO en microamperios o nanoamperios y es muy sensible a la temperatura 75

8 Configuraciones Base común Colector común Emisor común 76

9 Parámetros del transistor (I) Ganancia de corriente entre el colector y el emisor (α) α dc = I C I E Idealmente α=1. En la realidad se encuentra entre 0.9 y (la corriente de colector siempre es algo menor que la de emisor). I E = I C + I B α ac = ΔI C ΔI E 77

10 Parámetros del transistor (II) Ganancia de corriente entre el colector y la base (β) β representa la ganancia de corriente del transistor. (β se conoce también como h fe, un termino que se uiliza en el cálculo de transistores) En DC: β = dc I I C B En AC: β ac = ΔI ΔI C B V CE = cons tan t 78

11 Parámetros del transistor (III) Relación entre Beta (β) y Alfa(a) Relación entre β y α α = I I C E = I C IC + I B = β β + 1 β = I I C B = I E IC I C = α 1 α Relación entre corrientes I = I E = I C + I B I E = (β + 1)IB C βi B 79

12 Curvas caracterísicas del BJT (I) Emisor común Caracterís5ca de salida Caracterís5ca de entrada 80

13 Curvas caracterísicas del BJT (II) Emisor común Como se obiene β de un gráfico? β AC = = = (3.2 ma (30µA 1mA 10 µa 100 V CE 2.2 ma) 20 µa) = ma 25 µ A βdc = V = 7.5 = 108 CE Note: β AC = β DC 81

14 Curvas caracterísicas del BJT (III) Emisor común. Límites de funcionamiento 82

15 Hojas de caracterísicas (I) 83

16 84

17 Aplicaciones (I) El transistor BJT como amplificador. Necesidad de la polarización 85

18 Aplicaciones (II) El transistor BJT como amplificador. Necesidad de la polarización 86

19 Aplicaciones (III) El transistor BJT como amplificador. Necesidad de la polarización 87

20 Aplicaciones (IV) El transistor BJT como amplificador. Necesidad de la polarización 88

21 Aplicaciones (V) El transistor BJT como amplificador. Necesidad de la polarización 89

22 Aplicaciones (VI) El transistor como interruptor 90

23 Aplicaciones (VII) El transistor como interruptor Cuál es la V CE cuando V IN =0V? Qué valor mínimo de I B se requiere para llevar a saturación este transistor si β CD es de 200? Desprecie VCE(sat) Calcule el valor máximo de R B cuando V IN = 5 V. 91

24 Aplicaciones (VIII) El transistor como interruptor 92

25 El fototransistor (I) 93

26 El fototransistor (II) 94

27 Optoacopladores 95

28 Encapsulado de transistores (I) Pequeña señal 96

29 Encapsulado de transistores (II) Potencia 97

30 Encapsulado de transistores (III) Radiofrecuencia 98

31 Encapsulado de transistores (IV) Transistores encapsulados en un circuito integrado 99