Electrónica I . El Transistor Bipolar

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Los tres tipos de esquemas básicos para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común.

Característica en Emisor común

Se le denomina configuración de emisor común debido a que el emisor es común o relaciona las terminales tanto de entrada como de salida. Se necesitan 2 conjuntos de características para describir completamente el comportamiento de la configuración de emisor-común: uno para el circuito de entrada o de base-emisor y otro para el circuito de salida o de colecto-emisor.

[pic 6]

Las corrientes de emisor, colector y base se muestran en su dirección convencional real para la corriente. La relación que se desarrolla entre esta corriente es la siguiente:

IE = IC +IB e IC = IE.

La región activa para la configuración de emisor común es la parte del cuadrante superior derecho que tiene la mayor linealidad es decir la región en las que las curvas de Ib son casi rectas e igualmente espaciadas. En la región activa de un amplificador de emisor común, la unión base emisor se encuentra en polarización directa, mientras que la unión colector-base se encuentra en polarización inversa. La región de corte para la configuración de emisor común no se encuentra tan bien definida como para la configuración de base común.

El Amplificador Básico

En los amplificadores, gracias a los transistores se consigue la intensidad de los sonidos y de las señales en general. El amplificador posee una entrada por donde se introduce la señal débil y otra por donde se alimenta con C.C. La señal de salida se ve aumentada gracias a la aportación de esta alimentación, siguiendo las mismas variaciones de onda que la de entrada.

La señal de entrada, de bajo nivel, del orden de unos pocos milivotios, la aportan dispositivos como el micrófono (transforman ondas sonoras en señales eléctricas que siguen las mismas variaciones que las primeras), sensores térmicos, luminosos, etc.

Cuando un amplificador realiza la función de elevar la señal que ha sido aplicada a su entrada, se dice que ha producido una determinada ganancia. Se puede decir que la ganancia de un amplificador es la relación que existe entre el valor de la señal obtenida a la salida y el de la entrada. Dependiendo de la magnitud eléctrica que estemos tratando, se pueden observar tres tipos de ganancia: ganancia en tensión, ganancia en corriente y ganancia en potencia.

De esta forma podemos definir los siguienteas parámetros:

- Ganancia de tensión (normalmente en decibelios): Av = Vo / Vi

- Impedancia de entrada (ohmnios): Zi = Vi / Ii

- Impedancia de salida (ohmnios): Zo = Vo / Io (para Vg = 0)

- Ganancia de corriente (normalmente en decibelios): Ai = Io / Ii

- Ganancia de potencia (normalmente en decibelios): Ap = Po / Pi

El transistor como interruptor.

Cuando un transistor se utiliza como interruptor o switch, la corriente de base debe tener un valor para lograr que el transistor entre en corte y otro para que entre en saturación

- Un transistor en corte tiene una corriente de colector (Ic) mínima (prácticamente igual a cero) y un voltaje colector emisor VCE) máximo (casi igual al voltaje de alimentación). Ver la zona amarilla en el gráfico

- Un transistor en saturación tiene una corriente de colector (Ic) máxima y un voltaje colector emisor (VCE) casi nulo (cero voltios). Ver zona en verde en el gráfico

[pic 7]

Para lograr que el transistor entre en corte, el valor de la corriente de base debe ser bajo o mejor aún, cero.

Para lograr que el transistor entre en saturación, el valor de la corriente de base debe calcularse dependiendo de la carga que se esté operando entre encendido y apagado (funcionamiento de interruptor)

Si se conoce cuál es la corriente que necesita la carga para activarse (se supone un bombillo), se tiene el valor de corriente que habrá de conducir el transistor cuando este en saturación y con el valor de la fuente de alimentación del circuito, se puede obtener la recta de carga. Ver gráfico anterior.

Esta recta de carga confirma que para que el transistor funcione en saturación, Ic debe ser máximo y VCE mínimo y para que esté en corte, Ic debe ser el mínimo y VCE el máximo.

Técnicas de Polarización del BJT

La polarización del BJT se realiza mediante tensión continua y consiste en preparar el transistor para que trabaje en la región activa dentro de un circuito en el cual se le quiere utilizar, se busca que a través del colector circule una cantidad de corriente IC, y a su vez se obtenga una tensión entre el colector y el emisor VCE para esa cantidad de corriente IC, a esto se le llama obtener el punto de operación o punto Q del transistor. La corriente IC va depender de la corriente en la base IB que exista en la malla de entrada, esto porque IC=β*IB, la VCE dependerá de la malla de salida del circuito, para ver esto será de utilidad uso de las curvas características y la ecuación de recta de carga.

Para realizar los circuitos de polarización del BJT es importante tener en cuenta siempre las siguientes características vistas anteriormente que son IC=β*IB, IE=IC+IB pero para los cálculos se asume que IE≈IC esto porque IB es muy pequeña en comparación con IC, y además que la tensión base emisor VBE=0,7V.

Lo que se busca al polarizar el BJT es un nivel fijo para la corriente del colector ICQ así como también un nivel fijo para la tensión colector emisor VCEQ, en el cual opere el transistor.

[pic 8]

Polarización Fija o de Base

Los transistores tienen como función principal la amplificación de señales, para lograr este cometido deben ser polarizados adecuadamente mediante la aplicación de voltajes DC en sus uniones B-E y B-C. Esto se consigue a través de circuitos de polarización, los cuales garantizan que el transistor se encuentre ubicado en un punto sobre su "recta de carga" y en su zona activa.

Circuito de polarización fija:

Este circuito es el