Conexiones del transistor de unión bipolar

Se el primero en calificar

Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS

El transistor de unión bipolar es un dispositivo de tres terminales. Cualquiera que sea el uso de un transistor como amplificador o como interruptor, debe tener un circuito de entrada y un circuito de salida. Para facilitar el circuito de entrada y salida, un transistor debe tener cuatro terminales: dos para el circuito de entrada y dos para el circuito de salida. Para resolver las necesidades de cuatro terminales de solo tres terminales del transistor, se usa un terminal en el transistor como común para el circuito de entrada y salida. Qué terminal se elegiría como común en el transistor, determinado por la aplicación del transistor. Dependiendo de las posibilidades de configuraciones de circuito, las conexiones de transistor son de tres tipos.

Aquí una cosa para recordar es que cualquiera que sea la conexión de un transistor, pero la unión base-emisor debe mantenerse polarizada hacia adelante y la unión base-colector debe mantenerse polarizada hacia atrás.

Conexión de base común de BJT

Aquí, el terminal base es común al circuito de entrada y salida. Las configuraciones o modos básicos comunes se muestran en la figura siguiente. Aquí, el modo base común del transistor npn y el transistor pnp se muestran por separado. transistor de base comúnAquí, el circuito de base del emisor se toma como circuito de entrada y el circuito de base del colector como circuito de salida.

Ganancia de corriente

Aquí la corriente de entrada es emisor de corriente I E y la corriente de salida es la corriente de colector I C . La ganancia de corriente se considera cuando solo consideramos los voltajes de polarización de CC del circuito y no se aplica ninguna señal alterna en la entrada. 25156-1Ahora, si consideramos la señal alterna aplicada a la entrada, entonces el factor de amplificación de corriente (α) a un voltaje colector-base constante, sería 25156-2
Aquí se ve que ni la ganancia de corriente ni el factor de amplificación de corriente tienen un valor mayor que la unidad ya que la corriente de colector de ninguna manera puede ser más que la corriente del emisor. Pero como sabemos que la corriente del emisor y la corriente del colector son casi iguales en un transistor de unión bipolar, estas relaciones estarían muy cerca de la unidad. El valor suele oscilar entre 0,9 y hasta 0,99.

Expresión de la corriente del colector

Si el circuito del emisor está abierto, no habrá corriente del emisor (I C = 0). Pero en esta condición, habrá una pequeña corriente fluyendo a través de la región del colector. Esto se debe al flujo de portadores de carga minoritarios y esta es la corriente de fuga inversa. A medida que esta corriente fluye a través del colector y la base manteniendo abierto el terminal del emisor, la corriente se denota como I CBO . En un transistor con clasificación de potencia pequeña, la corriente de fuga inversa I CBO es bastante pequeña y, en general, la descuidamos durante los cálculos, pero en un transistor con clasificación de alta potencia, esta corriente de fuga no se puede descuidar. Esta corriente depende en gran medida de la temperatura, por lo que a altas temperaturas, la corriente de fuga inversa I CBO no puede despreciarse durante los cálculos.25156-3Esta expresión prueba que la corriente del colector también depende de la corriente base.

Característica de la conexión de base común

Característica de entrada

Este se dibuja entre la corriente de entrada y el voltaje de entrada del propio transistor. La corriente de entrada es la corriente del emisor (I E ) y el voltaje de entrada es el voltaje de la base del emisor (V EB ). Después de cruzar el potencial de barrera directo de la unión emisor-base, la corriente del emisor (I E ) comienza a aumentar rápidamente con el aumento del voltaje emisor-base (V EB ).
características de entrada del transistor de base comúnLa resistencia de entrada del circuito es la relación de cambio en el voltaje base-emisor (ΔV EB ) a la corriente del emisor (ΔI E ) a un voltaje base-colector constante (V CB = Constante). Como el cambio en la corriente del emisor es bastante grande en comparación con el cambio en el voltaje de la base del emisor (ΔI E >> ΔV EB), la resistencia de entrada del transistor de base común es bastante pequeña.

Característica de salida

La corriente del colector solo obtiene un valor constante cuando hay suficiente polarización inversa establecida entre la base y la región del colector. Es por eso que hay un aumento de la corriente del colector con un aumento del voltaje colector-base cuando este voltaje tiene un valor muy bajo. Pero después de un cierto voltaje colector-base, la unión colector-base obtiene suficiente polarización inversa y, por lo tanto, la corriente del colector se vuelve constante para una cierta corriente del emisor y depende completamente de la corriente del emisor. En esa situación, toda la corriente del emisor, excepto la corriente de base, contribuye con la corriente del colector. Como la corriente del colector se vuelve casi constante para la corriente del emisor especificada en esa región de la característica, el aumento de la corriente del colector es muy pequeño en comparación con el aumento del voltaje de la base del colector.
característica de salida del transistor de base comúnLa relación entre el cambio en el voltaje de la base del colector y el cambio en la corriente del colector se define como la resistencia de salida del modo de base común de un transistor. Naturalmente, el valor de la resistencia de salida es muy alto en el modo base común de un transistor.

Conexión de emisor común de BJT

El transistor emisor común es la conexión de transistor más utilizada. Aquí, el terminal emisor es común tanto para el circuito de entrada como para el de salida. El circuito conectado entre la base y el emisor es el circuito de entrada y el circuito conectado entre el colector y el emisor es el circuito de salida. El modo de emisor común del transistor npn y el transistor pnp se muestran por separado en la siguiente figura.
modo de emisor común de transistor

Ganancia de corriente

En la configuración de emisor común, la corriente de entrada es la corriente base (I B ) y la corriente de salida es la corriente del colector (I C ). En el transistor de unión bipolar, la corriente base controla la corriente del colector. La relación entre el cambio en la corriente del colector (ΔI C ) y el cambio en la corriente base (ΔI B ) se define como la ganancia de corriente del transistor emisor común. En un transistor de unión bipolar, la corriente del emisor (I E ) es la suma de la corriente base (I B ) y la corriente del colector (I C ). Si la corriente base cambia, la corriente del colector también cambia y, como resultado, la corriente del emisor también cambia en consecuencia.25156-8
Una vez más, la relación entre el cambio de la corriente del colector y el cambio correspondiente en la corriente del emisor se indica con α
Como el valor de la corriente base es bastante bajo en comparación con la corriente del colector (IB << IC), la ganancia de corriente en un transistor emisor común es bastante alto y varía de 20 a 500.

Característica del transistor emisor común

En el modo de emisor común del transistor, hay dos circuitos: el circuito de entrada y el circuito de salida. En el circuito de entrada, los parámetros son la corriente base y el voltaje base-emisor. La curva característica dibujada frente a las variaciones de la corriente base y el voltaje del emisor base es la característica de entrada de un transistor emisor común. La unión pn entre la base y el emisor está polarizada hacia adelante, por lo que la característica sería similar a la de un diodo de unión pn polarizada hacia adelante. Aquí también la corriente base no obtiene ningún valor antes de que el voltaje base-emisor cruce el potencial de barrera directo de la unión, pero después de eso, la corriente base aumenta significativamente con el aumento del voltaje base-emisor. La tasa de aumento de la corriente base con respecto al voltaje base-emisor es alta aquí pero no tan alta como en el caso del modo base común.
característica de entrada del transistor emisor común
Por lo tanto, la resistencia de entrada del circuito es mayor que la del modo base común de un transistor.
25156-9

Característica de salida del transistor emisor común

La característica de salida se dibuja contra las variaciones de la corriente de salida y la tensión de salida del transistor. La corriente del colector es la corriente de salida y el voltaje del colector-emisor es el voltaje de salida del transistor. Aquí, la variación de la corriente de colector para diferentes valores de voltaje colector-base se traza contra un valor fijo de corriente base. Se encuentra que al principio la corriente del colector aumenta proporcionalmente al aumentar el voltaje colector-emisor, pero después de cierto nivel de voltaje, la corriente del colector se vuelve casi constante. Esto se debe a que al principio la unión base-colector no obtiene suficiente polarización inversa, pero después de cierto voltaje se vuelve suficientemente polarizada inversamente y luego la mayor parte de los portadores de carga que vienen de la región del emisor a la región de la base migraría a la región del colector para contribuir al colector. Actual. El número de portadores mayoritarios que provienen de la región del emisor depende de la corriente de base en un BJT, por lo tanto, para una corriente de base específica, la corriente del colector es constante.
característica de salida del emisor-transistor común
La resistencia de salida sería 25156-10

Conexión de colector común de BJT

En la configuración de colector común, el circuito de entrada está entre la base y el terminal del colector y el circuito de salida está entre el emisor y el terminal del colector.
transistor colector común
La relación entre el cambio de la corriente del emisor y el cambio de la corriente base se define como la ganancia de corriente de la configuración del colector común. Esto se denota como,
25156-11
El factor de amplificación de corriente del circuito es la relación entre el cambio de la corriente del emisor y el cambio de la corriente base cuando se aplica una señal variable en el tiempo a la entrada.
25156-12

Característica de entrada del transistor colector común

La corriente de entrada es la corriente base y el voltaje de entrada del transistor es el voltaje base-colector. La unión base-colector tiene polarización inversa y, por lo tanto, con el aumento del voltaje base-colector, la polarización inversa de la unión aumenta. Esto hace que la corriente de la base disminuya ligeramente con el aumento de la tensión del colector de la base. Dado que en esta condición, más portadores minoritarios de la región base se propagarán a la región colectora y, por lo tanto, la tasa de recombinación de huecos de electrones se reduciría en la región base, lo que provocaría una disminución en la corriente base.
característica de entrada del transistor colector común

Característica de salida del transistor colector común

La característica de salida de un transistor colector común es casi la misma que la característica de salida de un transistor emisor común. La única diferencia es que aquí, en el caso de la configuración de colector común, la corriente de salida es la corriente del emisor en lugar de la corriente del colector como en el caso de la configuración de emisor común. Aquí también para una corriente de base fija, la corriente del emisor aumenta linealmente con el aumento del voltaje colector-emisor hasta un cierto nivel de este voltaje y luego la corriente del emisor se vuelve casi constante independientemente del voltaje colector-emisor. Aunque habría un aumento muy lento de la corriente del emisor con el voltaje colector-emisor como se muestra en la curva característica a continuación.
característica de salida de un transistor colector común

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

Deja un comentario

Esta es una propiedad del conductor , definida como la relación entre la velocidad de deriva y el campo eléctrico…