Transistores bipolares, aproximaciones de los transistores, hoja de características, detección de averías.

1. ELECTRÓNICA BÁSICA II
TEMA :
Transistores bipolares
SUBTEMAS
1. Aproximaciones de los transistores.
2. Cómo leer la hoja de características.
3. Detección de averías.

2. APROXIMACIONES DE LOS TRANSISTORES
 La Fig. 5-13a muestra un transistor. Aparece una tensión VBB a través del diodo emisor, y
una tensión VCE a través de los terminales colector-emisor. ¿Cuál es el circuito
equivalente para este transistor?
+
-
+
-
+
-
VBE
VCE
VBE
+
-
bcdIB
+
VCE
-
(a) (b)
VBE
+
-
bcdIB
+
VCE
-
(c)
Fig. 5-13 Aproximaciones de los transistores.
a) Dispositivo original; b) aproximación ideal;
c) segunda aproximación

3. APROXIMACIONES DE LOS TRANSISTORES
Aproximación idealLaFig.5-13b
Muestra la aproximación
ideal de un transistor. Nos
imaginamos al diodo de
emisor como un diodo
ideal. En este caso, VBE es
igual a cero. Esto nos
permite calcular la IB
fácilmente. Este circuito
equivalente es a menudo
útil para detección de
averías, cuando lo único
que necesitamos es una
aproximación estimada de
la IB.
ComosemuestraenlaFig.5-13b,
El lado de colector
del transistor actúa
como una fuente de
corriente que
bombea una
corriente de colector
de bcdIB a través de
la RC.
Portanto,
Después de
calcular la IB, se
puede multiplicar
por la ganancia de
corriente para
obtener la IC.
VBE
+
-
bcdIB
+
VCE
-

4. APROXIMACIONES DE LOS TRANSISTORES
La segunda aproximación
La Fig. 5-13c
Muestra la segunda aproximación de un diodo
para calcular la IB.
Para transistores de silicio, esto significa que
VBE = 0.7 V. (Para transistores de germanio,
VBE = 0.3 V.)
VBE
+
-
bcdIB
+
VCE
-

5. APROXIMACIONES DE LOS TRANSISTORES
 Con la segunda aproximación, las corrientes de base y de colector serán ligeramente
menores que los valores ideales.
Aproximaciones superiores
La resistencia interna del diodo emisor se hace importante sólo en
aplicaciones de alta potencia, para las que la corriente es grande. El efecto
de la resistencia interna en el diodo emisor consiste en incrementar VBE a
más de 0.7 V.
Por ejemplo, en algunos circuitos de alta potencia, la VBE a través del diodo
de base-emisor puede ser mayor de 1 V. Similarmente, la resistencia
interna del diodo de colector puede tener un efecto notable en algunos
diseños.
Además de las resistencias internas de emisor y colector, un transistor tiene
muchos otros efectos de orden superior que hacen muy tediosos y
laboriosos los cálculos manuales. Por esta razón, los cálculos por encima
de la segunda aproximación se deberían realizar con ordenadores.

6. Preguntas
y
ejercicio

7. En la figura 6.15 (a) se indica una forma mas simple de
dibujar un circuito de un transistor. Funciona igual que los
circuitos ya estudiados. Cual es el valor de la tensión
colector? Y la potencia disipada en el transmisor.(Resuelva
el problema empleando la aproximación ideal y la
segunda aproximación).

8. SOLUCIÓN
 Tener un diodo emisor ideal significa que:
0BEV
 Por tanto, la tensión total entre los extremos de RB es de 15 V. Según la ley de Ohm, la IB
es:
A
k
V
IB 9.31
470
15



 Ahora podemos calcular la IC; es igual a la ganancia de corriente multiplicada por la IB:
mAAIC 19.3)9.31(100  
 A continuación, calculamos la tensión de colector-emisor, la cual es igual a la tensión de
la fuente de colector menos la caída de tensión en la RC.
VkmAVCE 52.3)6.3)(19.3(15 

9. En un circuito como el de la 6.15 (a), la IE no es importante, por lo que la mayoría de los
ingenieros no calcularía ese valor. Pero como éste es un ejemplo, si calcularemos la IE.
Ésta es igual a la suma de la IC y la IB:
mAAmAIE 22.319.319.3  
 Este valor es muy cercano al valor de la IC; ésta es otra razón para no molestarse en
calcularla. La mayoría de las personas dirían que la IE es aproximadamente 3.19 mA,
el valor de la IC.

10. Segunda aproximación
SOLUCIÓN
 En la 6.15 (a) las corrientes y las tensiones se calculan como sigue, si se usa la segunda
aproximación. La tensión en el diodo emisor es:
VVBE 7.0
 Por tanto, la tensión total en RB es de 14.3 V, que es la diferencia entre 15 y 0.7 V. La IB
vale:
A
V
IB 4.30
k470
4.31



 Ahora ya podemos calcular la IC. Es igual a la ganancia de corriente multiplicada por la
IB:
mAAIC 04.3)4.30(100  
 A continuación calculamos el VCE. Es igual a la tensión de la fuente de colector menos la
caída de tensión en la RC:
VkmAVVCE 06.4)6.3)(04.3(15 

11. COMO LEER LA HOJA DE CARACTERÍSTICAS
Los transistores de pequeña señal pueden disparar
un vatio o menos, los transistores de potencia
pueden disparar más de un vatio.
•Limitaciones en la zona de ruptura
•Corriente y potencias máximas
•Factores de ajuste
•Disipadores de calor
•Ganancia de corriente

12. LIMITACIONES EN LA ZONA DE RUPTURA: Estas limitaciones de tensión, son
tensiones inversas de ruptura, de las cuales son tres:
• VCB: Señala la máxima tensión inversa entre el colector y la base.
• VCEO: Representa la tensión de colector–emisor con la base abierta.
• VEB: Máxima tensión inversa del emisor a la base.
CORRIENTE Y POTENCIAS MÁXIMAS: También se muestra como límites
máximos estos valores:
• IC: La corriente máxima del colector.
• PD (TA): Máxima limitación de potencia del dispositivo a temperatura
ambiente.
• PD (TC): Máxima limitación de potencia del dispositivo a temperatura de
la capsula.
Dónde: TC es mucho mayor que TA
FACTORES DE AJUSTE: Indica cuando hay que reducir la potencia máxima que
puede disipar un dispositivo.

13. DISIPADORES DE CALOR: Una manera de aumentar le potencia máxima que
puede disipar un transistor consiste en, deshacerse con mayor rapidez del
''calor interno' este es el propósito disipador de calor (una masa de metal). Si
se aumenta el área superficial de encapsulado del transistor, se permite que
el calor se escape fácilmente hacia el aire circulante.
GANANCIA DE CORRIENTE: Para analizar el transistor también se utilizan otro
tipo de parámetros, llamados “parámetros h”: se usa hFE como símbolo para
la ganancia de corriente.
IC (mA) Min hFE Max hFE
0,1
1
10
50
100
40
70
100
60
30
----
----
300
----
----

14. PROBLEMA BÁSICO 6-12
Cuando las fuentes de polarización de base y de colector
son iguales, el transistor se puede dibujar como se ve en
la Figura 6-18b. ¿Cuál es la tensión colector-emisor en ese
circuito?, ¿y la potencia en el transistor? (Resuelva el
problema usando la aproximación ideal y la segunda
aproximación.)
DATOS:
• 𝑉𝐵 = 𝑉𝐶 = 12𝑉
• 𝑅 𝐵 = 680𝑘𝛺
• 𝑅 𝐶 = 1,5𝑘𝛺
• 𝛽 𝑑𝑐 = 175
INCÓGNITAS:
• 𝑉𝐶𝐸 =?
• 𝑃 𝐷 =?
• 𝐸𝑛 1ª 𝑦 2ª 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛

15. PRIMERA APROXIMACIÓN
Tener un diodo emisor ideal significa:
𝑉𝐵𝐸 = 0
Por lo tanto la tensión total en 𝑅 𝐵 es:
𝑉𝑅𝐵 = 12 𝑉
• 𝐼 𝐵 =
𝑉 𝑅𝐵
𝑅 𝐵
; 𝐼 𝐵 =
12𝑉
680 𝑘𝛺
; 𝐼 𝐵 = 17,6 𝜇𝐴;
• 𝐼 𝐶 = 𝛽 𝑑𝑐 𝐼 𝐵; 𝐼 𝐶 = 175 17,6𝜇𝐴 ; 𝐼 𝐶 = 3,08 𝑚𝐴;
• 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶 − 𝐼 𝐶 𝑅 𝐶; 𝑉𝐶𝐸 = 12𝑉 − 3,08𝑚𝐴 1,5𝑘𝛺 ; 𝑽 𝑪𝑬 = 𝟕, 𝟑𝟖 𝑽;
• 𝑃 𝐷 = 𝑉𝐶𝐸 𝐼 𝐶; 𝑃 𝐷 = 7,38 𝑉 3,08𝑚𝐴 ; 𝑷 𝑫 = 𝟐𝟐, 𝟕𝟑𝒎𝑾;

16. SEGUNDA APROXIMACIÓN
Tener un diodo emisor ideal significa:
𝑉𝐵𝐸 = 0,7 𝑉
Por lo tanto la tensión total en 𝑅 𝐵 es:
𝑉𝑅𝐵 = 12 𝑉 − 0,7𝑉; 𝑉𝑅𝐵 = 11,3𝑉;
• 𝐼 𝐵 =
𝑉 𝑅𝐵
𝑅 𝐵
; 𝐼 𝐵 =
11,3𝑉
680 𝑘𝛺
; 𝐼 𝐵 = 16,6 𝜇𝐴;
• 𝐼 𝐶 = 𝛽 𝑑𝑐 𝐼 𝐵; 𝐼 𝐶 = 175 16,6𝜇𝐴 ; 𝐼 𝐶 = 2,91 𝑚𝐴;
• 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶 − 𝐼 𝐶 𝑅 𝐶; 𝑉𝐶𝐸 = 12𝑉 − 2,91𝑚𝐴 1,5𝑘𝛺 ; 𝑽 𝑪𝑬 = 𝟕, 𝟔𝟒 𝑽;
• 𝑃 𝐷 = 𝑉𝐶𝐸 𝐼 𝐶; 𝑃 𝐷 = 7,64 𝑉 2.91𝑚𝐴 ; 𝑷 𝑫 = 𝟐𝟐, 𝟐𝟑𝒎𝑾;

17. Al aumentar la tensión de la fuente de polarización el colector
aumentara
a) La corriente de base
b) La corriente de colector
c) La corriente de emisor
d) Ninguna de las anteriores.
JUSTIFICACION:
Debido a que el diodo colector tiene polarización inversa , en estas
condiciones , el emisor envía electrones libres a la base. La mayor
parte de los electrones libres pasan por la base hacia el colector.

18. 13) El hecho de que haya solo unos cuantos huecos en la zona de la base
significa que la base:
a) Esta ligeramente dopada
b) Esta fuertemente dopada
c) No esta dopada
d) Ninguna de las anteriores
JUSTIFICACION:
Debido a que los electrones tienen una larga vida en la zona de la base , por
lo tanto tienen tiempo para llegar al colector, y la segunda opción es que la
base es muy estrecha , lo cual permite que los electrones lleguen con mayor
facilidad al colector.

19. Pregunta: Si la ganancia de corriente es de 200 y la
corriente de colector es de 100mA. La corriente de base
es igual a:
a) 0,5mA
b) 2mA
c) 2 A
d) 20 A
Respuesta: a) 0,5 mA
Justificación: ℎ 𝐹𝐸 = 𝛽 𝑑𝑐 =
100𝑚𝐴
200
= 0,5 𝑚𝐴;

20. Entrevista
¿Cuál es la fórmula para la disipación de potencia de un
transistor? Conociendo esta relación, ¿en qué lugar de
la recta de carga se espera que la potencia disipada sea
máxima?
𝑷 𝑫 = 𝑽 𝑪𝑬 𝑰 𝑪
PD: Potencia disipada;
VCE: Tensión Colector–Emisor
IC: Corriente del Colector
La potencia máxima es cuando la 𝑰 𝑪 y el 𝑽 𝑪𝑬 son máximos,
como se puede observar en la figura.