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Ecuaciones de polarización.(Cont)
Estas son las dos ecuaciones de polarización:
[1] VBE = EBE – (RB+RE) IB – RE IC
[2] VCE = ECE – RE IB – (RC+RE) IC
La ecuación [1] corresponde a la “portada de entrada”
La ecuación [2] corresponde a la “portada de salida”
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Ecuaciones de polarización.(Cont)
[1] VBE = EBE – (RB+RE) IB – RE IC
[2] VCE = ECE – RE IB – (RC+RE) IC
OBSERVACIONES :
Las ecuaciones de polarización se han desarrollado sin tener en cuenta para nada las características del dispositivo de tres terminales, y por tanto son aplicables a cualquier elemento de tres terminales, sin mas que cambiar los subíndices empleados.
En general, B=1, C=2, E=3.
Las ecuaciones de polarización solo dependen de la red de polarización externa
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Ecuaciones de polarización.(Cont)
[1] VBE = EBE – (RB+RE) IB – RE IC
[2] VCE = ECE – RE IB – (RC+RE) IC
Las ecuaciones [1] y [2] pueden ponerse en forma matricial:
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Recta de carga estática
[1] VBE = EBE – (RB+RE) IB – RE IC
[2] VCE = ECE – RE IB – (RC+RE) IC
Si en el circuito de polarización normalizado, RE=0, entonces las ecuaciones de polarización se reducen a :
[2] VBE = EBE – (RB) IB
[3] VCE = ECE – (RC) IC
Entonces la ecuación [2] puede representarse en el plano IB-VBE y es la denominada recta estática de la portada de entrada.
Entonces la ecuación [3] puede representarse en el plano IC-VCE y es la denominada recta estática de la portada de salida.
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Recta de carga estática (Cont)
La intersección de la R.E.C. de la entrada, con la característica corriente tensión de la unión base- emisor, es el Punto de operación del diodo base-emisor. IBQ,ICQ
La intersección de la R.E.C. de la salida, con las curvas características de salida del transistor, es el Punto de operación de la portada de salida: ICQ, VCEQ
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Punto de operación del transistor bipolar en la Región Activa Directa
Si suponemos que el transistor está en la R.A.D.:
vBE=VBEQ=0,7 v. (Si, NPN), y IC=ß IB, que junto con las ecuaciones de polarización, su resolución, nos dará el P.O.
[1] VBEQ = EBE – (RB+RE) IBQ – RE ICQ
[2] VCEQ= ECE – RE IBQ – (RC+RE) ICQ
Sustituyendo IBQ por ICQ/ß, y agrupando términos:
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Punto de operación del transistor bipolar en la Región Activa Directa (Cont)
El Punto de operación, tanto de la portada de entrada como de la portada de salida queda por tanto definido.
VBE=VBEQ. (0,6 a 0,7 voltios en transistores bipolares de Si.
IC=ICQ, viene dado por la expresión [1]
VCE=VCEQ, viene dado por la expresión [2], en función de ICQ
IB=IBQ=ICQ/ß
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Punto de operación del transistor bipolar en la Región Activa Directa (Cont)
CONSIDERACIONES IMPORTANTES:
El valor de beta es fuertemente dependiente de la temperatura.
En transistores discretos tiene una dispersión en su valor muy importante, incluso para transistores del mismo tipo y a igual temperatura.
Para las aplicaciones del B.J.T. en la R.A.D., es necesario garantizar la estabilidad del P.O. en lo referente a la portada de salida (ICQ y VCEQ )
Es necesario garantizar la estabilidad y reproductibilidad de ICQ y de VCEQ
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Punto de operación del transistor bipolar en la Región Activa Directa (Cont)
Para garantizar un valor de ICQ constante, y que se pueda reproducir y conseguir que no varíe, deberá hacerse independiente de beta, con una beta mínima lo suficientemente elevada ya que ésta es muy variable, y por tanto el diseño de la red de polarización deberá se tal que cumpla:
En el diseño, se puede aplicar la relación 1/10 ó 1/20, según el error admisible
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Punto de operación del transistor bipolar en la Región Activa Directa (Cont)
Si garantizamos ICQ constante, VCEQ también será constante, siempre que beta>>1
Para garantizar ICQ constante, también es necesario que EBE>> VBEQ, ya que así las pequeñas variaciones de VBEQ no afectarán de forma importante.
IMPORTANTE: El valor de VCEQ resultante debe ser mayor de 0,2 voltios (Si, NPN), si no, la hipótesis de R.A.D. no es cierta, y habrá que realizar el análisis suponiéndolo en la Región de Saturación
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EL TRANSISTOR PNP POLARIZADO EN LA R.A.N.
Estructura básica de un transistor PNP polarizado en la R.A.N
Esquema de un transitor PNP polarizado en la R.A.N. (sentido real de las corrientes)
Modelo de Ebers-Moll del transistor bipolar PNP (sentido real de las corrientes)
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EL TRANSISTOR PNP POLARIZADO EN LA R.A.N. (cont)
También se pueden suponer los sentidos de las corrientes igual que en el transistor NPN, y obtener resultados totalmente válidos, con la salvedad, que las corrientes resultantes en la R.A.N. serián negativas.
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EL TRANSISTOR PNP POLARIZADO EN LA R.A.N. (cont)
Los transistores PNP pueden polarizarse exactamente igual que los transistores NPN:
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EL TRANSISTOR PNP POLARIZADO EN LA R.A.N. (cont)
EJEMPLO:
Para que la unión base-emisor esté polarizada directamente, EBE debe ser menor que -0,5 v., prácticamente, menor que -0,7 voltios
Para que el transistor esté polarizado en la R.A.N., ECE debe ser negativa.
En la R.A.N. , con los sentidos indicados de las corrientes::
IB<0, Ic<0, IE<0
VBEQ<0 (-0,7 voltios (Si)), VCEQ<-0,2 voltios
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ANÁLISIS SIMPLIFICADO DE TRANSITORES: HIPÓTESIS DE ß INFINITA
Si el transistor se encuentra en la R.A.N, y tiene un valor de ßF suficientemente elevado, ICQ ˜ IEQ, y en determinadas ocasiones, la corriente de base se puede despreciar, frente a la corriente de colector, a efectos del cáculo del punto de operación
HIPÓTESIS DE TRABAJO:
1°)VBE=VBEQ (+0,6 v. (NPN Si) ó -0,6 v. (PNP Si) )
2°) IB=0, ICQ ˜ IEQ
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ANÁLISIS SIMPLIFICADO DE TRANSITORES: HIPÓTESIS DE ß INFINITA (cont)
HIPÓTESIS DE TRABAJO:
1°)VBE=VBEQ (+0,6 v. (NPN Si) ó -0,6 v. (PNP Si) )
2°) IB=0, ICQ ˜ IEQ
PRECAUCIONES AL EMPLEAR ESTA HIPÓTESIS:
El transistor debe estar en en la R.A.N
La ßF debe ser lo suficientemente alta.
La topología del circuito debe ser compatible con la hipótesis de trabajo
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ANÁLISIS SIMPLIFICADO DE TRANSITORES: HIPÓTESIS DE ß INFINITA (cont)
La topología del circuito debe ser compatible con la hipótesis de trabajo; Ejemplo de circuito en el que no se puede aplicar la hipótesis de ß infinita:
48
ANÁLISIS SIMPLIFICADO DE TRANSITORES: HIPÓTESIS DE ß INFINITA (cont)
,
Ejemplo de circuito que se puede resolver con la hipótesis de ß infinita
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