Polarizacion de Transistores Bipolares de juntura "BJT´S"

Ing. José Antonio Torres Hernández
La predisposición de los Transistores
Bipolares de Juntura.

VCB
VBE
VCE
+
-
+
- -
+
VBB
VCC
VCE = VCB + VBE

IB
IC
IE
IE = IC + IB

VBE
VCB
VCE
+
-
+
-
+
-
VCE = VCB + VBE
VBB
VEE

IB
IE
ICVBB
VEE
IE = IC + IB

IB
IC

IE
IC

IBIE )1(  
Relaciones Fundamentales
ICIE  1Cuando
1

Regiones de operación
Región activa: Se fija el punto de operación en esta
zona cuando se quiere que el dispositivo opere
como “Amplificador” .
Cuando se requiere que el dispositivo opere como
“Interruptor” se debe seleccionar la zona de corte
para cumplir con la condición de “Apagado” y la
zona de saturación para cumplir con la condición
de “Encendido” .

Para situar el punto de operación en la región activa, se
requiere polarizar la unión base emisor en “Directa” y la
unión base colector en “Inversa”.
Como puede observarse de la gráfica, cuando el transistor
está saturado, el VCE es muy pequeño.
Para transistores de pequeña señal con bajas corrientes
en el colector, un valor típico de VCEsat es de alrededor
de 0.2 Volts.

Haciendo un ensayo:
VCE = VBE +VCB
Sí el transistor está saturado entonces:
VCE = 0.2Volts y VBE = 0.7Volts
Por lo que VCB = VCE - VBE
Lo que nos da VCB = 0.2V – 0.7 V
Y VCB = - 0.5 V , lo que quiere decir que esa unión
está polarizada en “Directa”

RB RC
VCC
IB IC
IE

VBERBIBVCC  )(
VCERCICVCC  )(
Sí IC = 0 ; entonces VCC = VCE
En la malla de la base tendremos:
Y en la malla del colector:

RCICVCC 
RC
VCC
IC 
Por otro lado, sí VCE = 0

RC
VCC
VCC )(VoltsVCE
)(mAIC
IB = n
IB = 0
Ahora deberá escogerse en que lugar situar el punto
de operación
Q

IC (mA)
VCE (Volts)
Vcemax
VceQ
Vcemin
icQ
icmin
icmax

IC( mA)
VCE (Volts)
Vcemax
VceQ
Vcemin
icQ
icmin
icmax

VCE (Volts)
IC (mA)
Sí se sitúa el punto de operación
cercano a la zona de saturación
obtendremos el siguiente recorte.
IB = 0
IB = n

IC (mA)
VCE (Volts)
Sí se sitúa el punto de operación
cercano a la zona de corte
obtendremos el siguiente recorte.
IB = n
IB = 0

Tratándose de amplificadores de pequeña señal,
la mayoría de las veces se seleccionara un valor
de VCE = Vcc/2, de manera que pueda lograse un
recorte razonablemente simétrico.
Vcc / 2 Vcc
VCE (Volts)
IC (mA)
IB=n(µA)
Q

10V
RCRB
β=100
Ejemplo: Calcular RB y
RC dado el siguiente
punto de operación:
Vcc = 10Volts
VCE = ½ Vcc
IC = 1mA

10V
RB RC
β=100

IC
VBEVcc
RB


100
1
7010



mA
VV
RB
.
 K930
IC
VCEVcc
RC


mA
VV
RC
1
510 

 K5

RB RC
RE
VC
VEVB
VCC
IC
IC
VCVCC
RC


IB
VBVCC
RB


IE
GndVE
RE


IB
IE

Sí la temperatura
aumenta, IC aumenta lo
que significa que VE se
Incrementa.
IC
IC´
IB
IB´
Lo anterior implica que la
caída de tensión en RB
disminuya con el
consecuente decremento
en IB creándose así un
efecto de compensación.

VB=VE+VBE
Vcc
Gnd
Caída en RE + VBE
Caída en RB
Vcc
Gnd
t

RB RC
RE
Vcc

Escribiendo ecuaciones de malla.
En la base:
IEREVBEIBRBVcc 
)( 1 IBIE
  VBERERBIBVcc  )( 1
Sabemos que si β>>1 entonces IE ≈ IC, por lo que:
VBERERBIBVcc  )( 
RERB
VBEVcc
IB




RERB
VBEVccIC
 


RERB
VBEVcc
IC





)(
RE
RB
VBEVcc
IC




Como puede observarse en la ecuación anterior, si
logramos que el término RE sea mucho mayor que el
término RB/ , obtendremos que la corriente de
colector dependa muy poco de la  del transistor y por
ende de la temperatura.

A manera de ejemplo supongamos que deseamos tener un
punto de operación en el cual:
IC = 1mA VCC = 10V VCE = ½ Vcc  = 100
Y que VE = 1/10 VCC
Calcular el juego de resistencias correspondiente.
Entonces: VCE = 5 Volts y VE = 1 Volt

IC
VE
RE   KRE 1
mA
Volt
1
1

Como  >>1 entonces : IEIC 
RE
IB
VBEVCC
RB 

 )(
.


 Kx
A
VV
RB 1100
10
7010

 KRB 830
VCEVEVC Ahora bien, sabemos que:
Por lo que VC = 6Volts

IC
VCVCC
RC


mA
VV
RC
1
610 

 KRC 4
4K
1K
830K

Para el ejemplo anterior, obtuvimos los siguientes
valores:
RB=830K, RE=1K, RC=4K, para un
transistor con =100, entonces:


 K
KRB
38
100
830
.

Por lo que: 38.
RE
RB

En un circuito bien
diseñado, I2 >> IB, de
manera que RB1 y RB2
se comporten como un
divisor de tensión virtual.
RB1
RB2
I1
I2
IB
RE
RC
VCC
Predisposición con divisor de tensión.
21
2
RBRB
RB
VCCVB


VB

Un criterio muy utilizado entre los diseñadores, es
utilizar una proporción de 20:1 entre I1 e IB; es decir
I1 = 20IB.
Este criterio introducirá un error del 5% en el
cálculo, el cual cuando se maneja en un ambiente
en donde lo común es que los componentes tengan
tolerancias que pueden ir del 5 al 10%, es
perfectamente aceptable.
Por otro lado es muy fácil y práctico multiplicar o
dividir entre 20.

Vcc
RC
RE
RB1
RB2
20IB
19IB
IB

Aplicando el teorema de
Thevenin en la base
tendremos:
Vth
RB´
RC
RE
Vcc
Donde:
21
21
RBRB
RBRB
BR



21
2
RBRB
RBVcc
Vth




ICREVBEIBRBVth  ´
IBREIBRBVBEVth  ´
)´( RERBIBVBEVth 
RERB
VBEVth
IC





´
)(
RE
RB
VBEVth
IC




´

tendremos que la corriente de colector será
prácticamente independiente de , lo cual hará
más estable a la polarización del circuito ante
los cambios de temperatura
;
RB
RESí

´

Supongamos el siguiente ejemplo:
IC=1mA,  =100, Vcc=10 Volts , VCE =1/2Vcc y finalmente ICRE
= Vcc/10.
Calcular el juego de resistencias correspondiente.

V
VVcc
ICRE 1
10
10
10
  K
mA
V
RE 1
1
1
VCEICREVC  6V5V1VVC 
IC
VCVcc
RC

 

 K
mA
VV
RC 4
1
610

VBEVEVB  1.7VVVVB  701 .
IC
VBVcc
RB



20
1
)(


 41.5K
mA
VV
RB
20
1007110
1
).(
IC
GndVB
RB



19
2
)(


 8.9K
mA
VV
RB
19
100071
2
).(

21
21
RBRB
RBRB
RB


´



KK
KK
RB
98541
98541
..
..
´
 KRB 327.´ 

 73.2
100
7.32KRB

´
Comparando el término anterior con RE tendremos:
6713
273
1
.
.´










K
RB
RE


De modo que la corriente de colector
dependerá muy poco de la  del transistor
y por ende de sus variaciones.
Un criterio muy utilizado en el diseño de
está configuración es garantizar que:
RE >10(RB´/)

47K
10K
3.9K
1K
10VVB
VC
VE
Para entender
mejor como la
corriente de
colector cambia
muy poco con las
variaciones en la
 del transistor,
usemos este
circuito como
ejemplo:

Utilizando las formulas desarrolladas anteriormente,
tendremos:
Para  = 100; IC = 0.974mA
Para  = 200; IC = 1.012mA
Es decir para una  de 100 tendremos en
correspondencia una IC = 4.2A

IC+20IB
20IB
IB
19IB
IC
Vcc

 = 100
1mA
10V
Ejemplo a resolver:

Polarizacion de Transistores Bipolares de juntura "BJT´S"

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (19)

Similar a Polarizacion de Transistores Bipolares de juntura "BJT´S"

Similar a Polarizacion de Transistores Bipolares de juntura "BJT´S" (20)

Último

Último (20)

Polarizacion de Transistores Bipolares de juntura "BJT´S"