analisis de bjt

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EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR (CONMUTADOR)
ANÁLISIS CON UN TRANSISTOR NPN
EJEMPLO 1
LA FUENTE DE TENSIÓN Vin PUEDE TENER 2 VALORES: 4.5V (Fig. 1) Ó 0V (Fig. 2). PERO LA CORRIENTE
QUE ESTA FUENTE PUEDE PROPORCIONAR ESTA LIMITADA A UN MÁXIMO DE 10mA (0.01A). LA
CONDICIÓN DE CONMUTACIÓN ES QUE CUANDO LA TENSIÓN DE ENTRADA Vin SEA 4.5V, LA LÁMPARA
DEBERÁ ENCENDERSE Y CUANDO LA Vin ES 0V LA LÁMPARA DEBERÁ APAGARSE.
CUANDO LA TENSIÓN DE ENTRADA Vin SEA 4.5V, LA INTENSIDAD DE LA BASE Ib DEBE SER
SUFICIENTE PARA SATURAR EL TRANSISTOR. LA TENSIÓN COLECTOR-EMISOR Vce ES ENTONCES
IGUAL A SU VALOR DE SATURACIÓN Vce(SAT) QUE ES PRÁCTICAMENTE CERO. CASI TODA LA CAÍDA
DE TENSIÓN DE LOS 6V TIENE LUGAR EN LA LÁMPARA QUE CONSUME CASI TODA LA POTENCIA
DISIPADA EN EL CIRCUITO.
AHORA BIEN, SI LA INTENSIDAD DE LA LÁMPARA ES DE 60mA, ESTA TAMBIÉN SERÁ LA INTENSIDAD DE
COLECTOR Ic DE AQUÍ QUE LA INTENSIDAD DE LA BASE QUE SE DEBE SUMINISTRAR PARA ASEGURAR
LA CONDICIÓN DE SATURACIÓN, LA OBTENGAMOS DE LA ECUACIÓN:
Ic
Hfe=
Ib
QUEDANDO
Ic
Ib=
Hfe
DONDE Hfe = BETA DEL TRANSISTOR (ß)
POR LO TANTO, SI SE TOMA UN MÍNIMO PARA LA GANANCIA DE INTENSIDAD, POR EJ.: 20,
NPN
6V
Fig.1
+
-
+
-
+
Ib
4.5V
+
-
Vbe
(SAT)
Ic(SAT)=60mA
Ic
Vce(SAT)≈0VVin
LÁMPARA ENCENDIDA
Rb+4.5V
0V
Vcc
V1≈Vcc=6V
NPN
6V
+
-
+
-
+
4.5V
+
-
Vin
LÁMPARA APAGADA
Ic=0
V1≈0V
Ib=0
Rb
Vbe=0
+4.5V
0V
Fig.2
Vcc
Vce=Vcc=6V

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 
60
Ib 3mA
20
NOS QUEDA 3mA QUE ESTA DENTRO DEL LÍMITE DE LOS 10 mA QUE LA FUENTE PUEDE
PROPORCIONAR.
ESTO PERMITE AHORA CALCULAR LA RESISTENCIA DE BASE Rb.
Ib CIRCULA POR Rb Y LA UNIÓN BASE-EMISOR, SOBRE LA QUE EXISTE UNA DIFERENCIA DE
POTENCIAL Vbe(SAT). EN SATURACIÓN Vbe(SAT) ES APROXIMADAMENTE 0.6V-0.7V PARA UN
TRANSISTOR DE SILICIO, POR LO QUE QUEDA:
4.5V 0.7V
Rb 1.26K
3mA
1.3K

    
EJEMPLO 2
EN ESTE CASO LA LÁMPARA DEBE ENCENDERSE CUANDO LA TENSIÓN DE ENTRADA Vin = 0V (CERO
VOLT) Fig.3 Y APAGARSE CUANDO LA Vin SEA 4.5V Fig.4
EN LA Fig.3 CUANDO LA Vin ES 0V LA CORRIENTE CIRCULA DESE LA BATERÍA MOTRIZ A LA BASE DEL
TRANSISTOR POR LA TRAYECTORIA INDICADA. OBSERVE QUE LA BATERÍA MOTRIZ ESTA
PROPORCIONANDO LA POLARIZACIÓN AUTOMÁTICA A LA UNIÓN BASE-EMISOR.
EN LA FIG.4 CUANDO LA Vin ES DE 4.5V CON EL TERMINAL NEGATIVO CONECTADO A LA BASE, LA
CORRIENTE QUE PROVIENE DE L BATERÍA MOTRIZ ESTÁ EN OPOSICIÓN A LA TENSIÓN EXTERNA DE
POLARIZACIÓN DE BASE Y SE ANULAN ENTRE SÍ, ENTONCES LA INTENSIDAD DE COLECTOR ES 0V Y
LA LÁMPARA SE APAGA.
PRÁCTICO: DIBUJE Y RAZONE LO ANTES VISTO PERO CON TRANSISTORES PNP Y REALICE ESTOS
MONTAJES EN EL PROTOBOARD PARA DEMOSTRAR.
NPN
6V
Rb
LÁMPARA ENCENDIDA
+
-
+
-
+
Ic
V
Vce(SAT)≈0V
V1≈V=6V
Fig.3
Vin=0
Ic=60mA
TRANSISTOR
POLARIZADO
NPN
6V
Rb
+
-
V
Vce(SAT)≈0V
V1≈V=6V
LÁMPARA APAGADA
4.5V
Vin
Ic=0
TRANSISTOR NO
POLARIZADO
Fig.4
Ib=0
Vin SE OPONE A LA
CORRIENTE DE BASE

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EL DIVISOR DE TENSIÓN Y SU USO PARA POLARIZAR TRANSISTORES
GENERALMENTE SE UTILIZA UN DIVISOR DE TENSIÓN PARA OBTENER LA TENSIÓN BASE-EMISOR
DESEADA PARA UN TRANSISTOR.
CÁLCULO DE RESISTENCIA DE EMISOR
AHORA BIEN,
1V 1.5V
Rc 0.3K 300
Ic 5mA
      .
ADEMÁS LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR Re ES LA INTENSIDAD DEL EMISOR , QUE ES
PRÁCTICAMENTE IGUAL A LA INTENSIDAD DE COLECTOR Ic , POR LO TANTO,
Ve 2.0V
Re 0.4K 400
Ie 5mA
     
CÁLCULO DE LA TENSIÓN DE BASE
LO IMPORTANTE QUE HAY QUE RECORDAR ES QUE CUANDO UN TRANSISTOR TRABAJA EN
SATURACIÓN (SAT)Vbe ES APROXIMADAMENTE 0.6V PARA UN TRANSISTOR DE SILICIO. POR LO
TANTO:
(SAT)Vx Vbe Ve 0.6V 2.0V 2.6V    
AHORA VEMOS QUE LOS CÁLCULOS ANTERIORES SE BASARON EN DOS HIPÓTESIS:
A) QUE LA TENSIÓN B-E EN SATURACIÓN ES DE 0.6V PARA SILICIO.
B) QUE EL TRANSISTOR ELEGIDO TENÍA UN BETA (HFE) MÍNIMO DE 20.
EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR DE TENSIÓN
HAY UN EJERCICIO MAS QUE REALIZAREMOS EL CUAL CONFIRMARÁ QUE EL TRANSISTOR PUEDE
FUNCIONAR COMO AMPLIFICADOR DE TENSIÓN. CONÉCTESE UN VOLTÍMETRO SOBRE Re CON EL
FIN DE MEDIR LA TENSIÓN DE SALIDA. VARÍESE 1R Ó BIEN 2R , APROXIMADAMENTE EN UN 10%;
OBVIAMENTE ESTO HARÁ VARIAR XV Y POR LO TANTO eI
Q1
R1
R2
Rc
Re
V
6VV
V1
Vce
Ve
Vbe
Vx
Ib
Ic
Ie
DATOS:
Vce= 2.5V
V1= 1.5V
Ve= 2.0V
Ic≈Ie=5mA

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Vin Vbe
Ib
Rb

