Clase12 df(1)

1. Unidad 6:
“TRANSISTORES Y
AMPLIFICADORES
OPERACIONALES”

2. IntroducciónIntroducción a losa los
transistores bipolarestransistores bipolares
Construcción de transistoresConstrucción de transistores
Símbolo del diodo
Los diodos se construyen uniendo dos tipos distintos de
semiconductores: uno llamado “tipo Ntipo N” y el otro “tipo Ptipo P”. El
primero constituye el cátodoel cátodo, mientras que el segundo elel
ánodoánodo. Así, el diodo está polarizado directamente cuando el
material tipo P tiene un potencial más positivo que el
material tipo N:
ID
VD
+
+ R
+ A C
P N

3. Se utilizan tres capas semiconductoras, con dos de tipo P ydos de tipo P y
una de tipo Nuna de tipo N (transistor PNPPNP), o dos tipo N y una tipo Pdos tipo N y una tipo P
(transistor NPNNPN), conformando lo que se conoce como
“transistor bipolartransistor bipolar”.
P N P
Transistor PNP
Transistor NPN
EMISOR
E
COLECTOR
C
BASEB
P NN
COLECTOR
BASE
EMISOR
E C
B
EE
CC
BB
Símbolo del transistor
Construcción de transistoresConstrucción de transistores

4. Un transistor puede pensarse como compuesto por dos diodos:
el diodo Emisor-Basediodo Emisor-Base y el diodo Base-Colectordiodo Base-Colector.
La forma normal de alimentar un transistor es aplicando una
polarización directapolarización directa a la unión o juntura Emisor-Base y una
polarización inversapolarización inversa a la juntura Base-Colector:
Transistor PNP Transistor NPN
E C
B
+ +
P N P
+ +
E C
B
P NN
Polarización
Directa
Polarización
Inversa
Polarización de los transistoresPolarización de los transistores

5. Aunque podría pensarse que ambos terminales pueden operar
indistintamente uno de otro, no es así, ya que la capa
semiconductora utilizada en el Colector está especialmente
preparada para manejar una gran corriente, a pesar de estar
polarizada inversamente.
Llamando VEE al voltaje aplicado a la unión Emisor-Base, y
VCC al aplicado a la unión Base-Colector, la circulación de
corriente para un transistor PNP será:
E C
B
+ +
P N P
VCCVEE
IE
IB
IC
CBE III +=
Polarización de los transistoresPolarización de los transistores

6. Polarización del transistorPolarización del transistor
Esta es la configuración más típica de un transistor, y se
muestra en el siguiente circuito esquemático para un Tr. NPN:
C
E
B
IB
IC
IE
Para analizar el efecto que tiene la polarización sobre este
circuito, pueden determinarse las características de entrada-
salida.

7. ZONA DE
OPERACIÓN
COMO AMPLIF.
LINEAL
REGIÓN DE CORTE
REGIÓNDESATURACIÓN
Curvas característicasCurvas características
VCE =10V
VCE =20V
VCE =1V
Características
de base
VBE [V]
0,4 0,6 0,8
IB
[µA]
0,2
0
20
40
60
80
0
VCE [V]5 10 15 200
IC [mA]
0
2
4
6
8
IB =90µA
Características
de colector
IB =70µA
IB =50µA
IB =30µA
IB =10µA
IB =0µA

8. Ganancia estáticaGanancia estática
Se cumplen las siguientes relaciones:
De las expresiones anteriores se deduce que (despreciando la
corriente de inversa de polarización):
ECCBE IIIII α=+= ;
BBCCBEC IIIIIII β
α
α
αα =
−
=⇒+==
1
)(
El factor “ββ” se conoce como “ganancia de corrienteganancia de corriente
continua en emisor comúncontinua en emisor común”, y en las especificaciones
técnicas se lo suele denominar “hhFEFE”.
B
C
I
I
=β
El factor “αα” se conoce como “ganancia de corrienteganancia de corriente
continua en base comúncontinua en base común”.

9. Amplificador de polarización universalAmplificador de polarización universal
El esquema del circuito es el que se muestra a continuación:
)( ECCCEC RRIVE ++≈
El circuito está conformado
por un divisor resistivo,
compuesto por RR11 y RR22
(conectado a la base del
transistor) y una resistencia
RREE (conectado al emisor).
En este caso, se define la
recta de cargarecta de carga por:
EC
R1R2
RERC
Configuración emisorConfiguración emisor
comúncomún

10. Transistor como
conmutador
El transistor comoEl transistor como
conmutadorconmutadorLímites de operaciónLímites de operación
Para cada transistor,
existe una zona de
operación, dentro de
la cual debe trabajar,
para que exhiba una
distorsión mínima.
En la siguiente
característica se
muestra un aspecto de
lo indicado:
REGIÓNDESATURACIÓN
ZONA DE
RECHAZO
REGIÓN DE CORTE
5 10 15 200
IC [mA]
0
2
4
6
8
IB =90µA
IB =70µA
IB =50µA
IB =30µA
IB =10µA
IB =0µA
ZONA DE
TRABAJO
COMO AMPLIFICADOR
VCE [V]
VCEmáx
PCmáx
ICmáx
VCEsat
ICEO

11. Límites de operaciónLímites de operación
Todos los límites de operación para un transistor vienen
definidos en sus hojas de especificaciones técnicas. Entre las
más relevantes pueden citarse:
• corriente máxima de colectorcorriente máxima de colector: Normalmente figura en las
especificaciones como “corriente continua de colector.
• voltaje máximo entre colector y emisor, Vvoltaje máximo entre colector y emisor, VCEOCEO: Indica el voltaje
máximo permitido entre el colector y el emisor, cuando la base
está desconectada o polarizada inversamente.
• VVCE mínimoCE mínimo: Indica el voltaje VVCEsatCEsat o voltaje mínimo que se puede
aplicar para no caer en la zona de saturación.
• PPC máxC máx: Representa la máxima potencia de disipasión del colector
(y define la curva azul de la gráfica anterior).

12. Características de operaciónCaracterísticas de operación
Un transistor no sólo puede trabajar como amplificador, sino
también como “conmutadorconmutador”, haciéndolo trabajar entre las
regiones de cortecorte y saturaciónsaturación.
Se dice que un transistor está en cortecorte (para el caso del
circuito anterior) cuando :
Como se comporta como un circuito abierto, se dice que el
transistor está en “estado de bloqueoestado de bloqueo”.
VVyEVII BECCECB 7,0;0;0 <===

13. Por otra parte, se dice que un transistor está en saturaciónsaturación
(para el mismo circuito) cuando :
BFECBECEsat IhIeVVVV ≤== 7,0;2,0
El comportamiento de un transistor en saturación es
equivalente al de un circuito cerrado. En este estado de
operación, aunque aumente la corriente de base, la corriente
por el colector se mantiene constante.
Hay que tener en cuenta que los valores de VVBEBE=0,7V=0,7V y
VVCEsatCEsat=0,2V=0,2V son valores típicos empleados en los cálculos de
circuitos. De todos modos, es conveniente revisar las
especificaciones de cada transistor en particular.
Características de operaciónCaracterísticas de operación

14. Existen configuraciones comerciales que tienen –en el mismo
ensamble- un fotodiodo (emisor) y un fototransistor
(receptor). A pesar que pueden operar en forma lineal, la
forma más usada de esta configuración es como conmutador,
permitiendo que el transistor pase del corte a la saturación,
cuando se aplican pulsos de corriente al fotodiodo.
Configuración típicaConfiguración típica
Fototransistores yFototransistores y
optoaisladoresoptoaisladores

15. La forma de utilizar estos dispositivos es:
Configuración típicaConfiguración típica
R
R
Vcc
+ +
EE
DD
Pulsos de
Entrada
Pulsos de
Salida

16. FinFin
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