Polarización del transistor
Recordemos que el ß es la ganancia de corriente de un transistor. Es decir compara la corriente pequeña de base (entrada) con una gran corriente de colector (salida). Esto tambien nos indica que: "a mayor beta mayor eficiencia en el transistor".
ß = Ic/Ib
En el gráfico:
Ic= 1.8 mA = 1800 uA
Ib= 8uA
Entonces:
ß = Ic/Ib = 1800 uA / 8 uA = 225
ß = 225
Aquí un experimento completo ...
I.- FUNDAMENTO TEORICO
El transistor bipolar es un dispositivo que posee tres capas semiconductoras con sus respectivos contactos llamados; colector(C), base(B) y emisor(E).
La palabra bipolar se deriva del hecho que internamente existe una doble circulación de corriente: electrones y lagunas o agujeros.
A.- CLASIFICACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES
Los transistores bipolares se clasifican de la siguiente manera:
1.- Por la disposición de sus capas
- Transistores PNP
- Transistores NPN
2.- Por el material semiconductor empleado
- Transistores de Silicio
- Transistores de Germanio
3.- Por la disipación de Potencia
- Transistores de baja potencia
- Transistores de mediana potencia
- Transistores de alta potencia
4.- Por la frecuencia de trabajo
- Transistores de baja frecuencia
- Transistores de alta frecuencia
B.- POLARIZACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES
Para que un transistor bipolar funcione adecuadamente, es necesario polarizarlo correctamente. Para ellos se debe cumplir que:
- La juntura BASE - EMISOR este polarizado directamente, y
- La juntura COLECTOR – BASE este polarizado inversamente.
Ejemplo: Si el transistor es NPN, la base debe tener un voltaje positivo con respecto al emisor y el colector debe tener un voltaje también positivo pero, mayor que el de la base. En el caso de un transistor PNP debe ocurrir lo contrario.
C.- CODIFICACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES
Los transistores tienen un código de identificación que en algunos casos especifica la función que cumple y en otros casos indica su fabricación.
Pese a la diversidad de transistores, se distinguen tres grandes grupos: Europeos, Japoneses y Americanos.
CODIFICACION EUROPEA
Primera letra
- A : Germanio
- B : Silicio
Segunda Letra
- A : Diodo (excepto los diodos túnel)
- B : Transistor de baja potencia
- D : Transistor de baja frecuencia y de potencia
- E : Diodo túnel de potencia
- F : Transistor de alta frecuencia
- L : Transistor de alta frecuencia y potencia
- P : Foto – semiconductor
- S : Transistor para conmutación
- U : Transistor para conmutación y de potencia
- Y : Diodos de potencia
- Z : Diodo Zener
Número de serie
100 – 999 : Para equipos domésticos tales como radio, TV, amplificadores, grabadoras, etc.
10 – 99 y la letra X, Y o Z : Para aplicaciones especiales.
Ejemplo : AD149, es un transistor de potencia, de germanio y sus aplicaciones son de baja frecuencia.
CODIFICACION JAPONESA
Primero
- 0 (cero) : Foto transistor o fotodiodo
- 1 : Diodos
- 2 : Transistor
Segundo
- S : Semiconductor
Tercero
- A : Transistor PNP de RF (radiofrecuencia)
- B : Transistor PNP de AF (audiofrecuencia)
- C : Transistor NPN de RF
- D : Transistor NPN de AF
- F : Tiristor tipo PNPN
- G : Tiristor tipo NPNP
Cuarto
- Número de serie : comienza a partir del número 11
Quinto
Indica un transistor mejor que el anterior
Ejemplo:
Es un transistor PNP de RF con mejores características técnicas que el 2SA186.
CODIFICACION AMERICANA
Anteriormente los transistores americanos empezaban su codificación con el prefijo 2N y a continuación un número que indicaba la serie de fabricación. Ejemplo 2N3055, 2N2924, etc.
Actualmente, cada fábrica le antepone su propio prefijo, así se tiene por ejemplo : TI1411, ECG128, etc. que corresponden respectivamente a TEXAS INSTRUMENTS Y SYLVANIA.
II.- MATERIALES Y EQUIPO
- Una Fuente de Tensión de 0 a 15 V
- Un transistor 2N3904 (NPN) o equivalente
- 9 Resistencias de ½ W: 100Ω,750Ω,910Ω, 1KΩ, 2.2KΩ, 3.3KΩ, 10KΩ, 270KΩ, 470KΩ.
- Un VOM (Multímetro digital o analógico)
III.- PROCEDIMIENTO
POLARIZACION FIJA DE BASE
- El circuito con el que se trabajó es el siguiente:
En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados:
| Práctico | Teórico | |
| VC | 7.5V | 7.53V |
| VB | 0.7V | 0.7V |
| VE | 0V | 0V |
| VCE | 7.5V | 7.53V |
| IC | 10mA | 9.96mA |
| IE | 10mA | 9.96mA |
| IB | 52.96μA | 52.96μA |
| β | 188.82 | 188 |
RESULTADOS TEORICOS
Si consideramos B=188
Tenemos
En la Malla de base:
Ib(270K)+0.7V=15V
Ib = (15V-0.7V)/(270K)
Ib = 52.96uA
Ic = B(Ib)
Ic = (188)(52.96uA)
Ic = 9.96 mA
En la malla de colector
Ic(750)+Vce = 15V
Vce = 15V – (9.96mA)(750)
Vce = 7.53 V
POLARIZACION POR EMISOR
- El circuito con el que se trabajó es el siguiente:
En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados:
| Práctico | Teórico | |
| VC | 10V | 10.09V |
| VB | 1.2V | 1.24V |
| VE | 0.55V | 0.54V |
| VCE | 9.6V | 9.55V |
| IC | 5.1mA | 5.4mA |
| IE | 5.1mA | 5.4mA |
| IB | 27μA | 29.25uA |
| β | 188.88 | 188 |
Si consideramos B=188
Tenemos
En la Malla de base:
Ib(470K)+0.7V+Ie(100) = 15V
Ib = (15V-0.7V)/(470K+100(188+1))
Ib = 29.25uA
Ic = Ib(188)
Ic = (29.25uA)(188)
Ic = 5.4 mA
En la malla de colector
Rc.Ic + Vce + Re.Ie = 15V
Vce = 15V – (910)(5.4mA)-(100)(5.4mA)
Vce = 9.55 V
Ve = (100)(5.4mA)
Ve = 0.54 V
Vc = 9.55V + 0.54V
Vc = 10.09V
Vb = 0.7V + 0.54V
Vb = 1.24V
POLARIZACION POR DIVISOR DE VOLTAJE
- El circuito con el que se trabajó es el siguiente:
En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados:
| Práctico | Teórico | |
| VC | 8.4V | 8.45V |
| VB | 2.7V | 2.65V |
| VE | 2.1V | 1.95V |
| VCE | 6.6V | 6.5V |
| IC | 1.8mA | 1.97mA |
| IE | 1.8mA | 1.97mA |
| IB | 8μA | 8.77uA |
| β | 225 | 225 |
Si consideramos B=225
Tenemos
En la Malla de base:
Ib(Rbb)+0.7V+Ie.Re = Vbb
Ib(1.8K)+0.7V+Ie(1000) = 2.7V
Ib = (2.7V-0.7V)/(1.8K+1000(225+1))
Ib = 8.77uA
Ic = Ib(225)
Ic = (8.77uA)(225)
Ic = 1.97mA
En la malla de colector
Rc.Ic + Vce + Re.Ie = 15V
Vce = 15V – (3.3K)(1.97mA)-(1000)(1.97mA)
Vce = 6.5 V
Ve = (1000)(1.97mA)
Ve = 1.95V
Vc = 6.5V + 1.97V
Vc = 8.45V
Vb = 0.7V + 1.95V
Vb = 2.65 V
IV.- CONCLUSIONES
La corriente de colector es aproximadamente igual a la corriente del emisor. La corriente de base es mucho más pequeña, generalmente menor que el 5% de la corriente de emisor.
La razón de la corriente de colector a la corriente de base se llama ganancia de corriente, y se le denota por βCD o bien por hFE.
Cuando el transistor se usa como amplificador, el transistor opera en la región activa. Cuando se usa en circuitos digitales, el transistor usualmente opera en las regiones de saturación y/o corte.
Diccionario electrónico
¿Qué significa Area activa?
En electrónica, el término "área activa" se refiere a la región de un dispositivo semiconductor, como un transistor, donde ocurren los procesos de amplificación, conmutación o control de la corriente eléctrica. Esta región es crucial para el funcionamiento y el rendimiento del dispositivo, ya que es donde se llevan a cabo las interacciones entre los portadores de carga (electrones o huecos) y se controla el flujo de corriente a través del componente.
A continuación, se detallan las características y el funcionamiento del área activa en dispositivos semiconductores:
-
Zona de Amplificación o Conmutación: En un dispositivo semiconductor, como un transistor bipolar de unión (BJT) o un transistor de efecto de campo (FET), el área activa es donde se produce la amplificación de la señal o la conmutación del flujo de corriente. En un BJT, el área activa es la región en la que se inyectan o se extraen portadores de carga para controlar el flujo de corriente entre el emisor y el colector. En un FET, el área activa es donde se aplica un voltaje de compuerta para controlar el flujo de corriente entre el drenador y la fuente.
-
Diseño y Geometría: La geometría y el diseño del semiconductor en el área activa son esenciales para determinar sus características eléctricas y su rendimiento. Los detalles del diseño, como el grosor de las capas de material, las dimensiones de las regiones de dopaje y la disposición de los electrodos, afectan la eficiencia y las propiedades del dispositivo.
-
Corriente y Voltaje: En el área activa, se aplica un voltaje a través de los terminales del dispositivo, lo que establece un campo eléctrico que controla el flujo de corriente. Dependiendo del tipo de dispositivo (BJT, FET, etc.), el área activa permite que los portadores de carga (electrones o huecos) sean inyectados, controlados o manipulados en la región, lo que a su vez modula la corriente que fluye a través del componente.
-
Amplificación y Señales: En dispositivos de amplificación, como los transistores bipolares, la región activa permite que una pequeña señal de entrada modifique una corriente más grande de salida. Esto es fundamental para amplificar señales en circuitos electrónicos, como amplificadores de audio o de radiofrecuencia.
-
Control y Modulación: En dispositivos de conmutación, como los transistores FET, el área activa permite que un voltaje aplicado a la compuerta controle el flujo de corriente entre el drenador y la fuente. Esto es fundamental para la conmutación rápida de circuitos digitales y la modulación de señales en aplicaciones de comunicación.
-
Optimización del Rendimiento: El diseño y la optimización del área activa son cruciales para lograr un rendimiento eficiente y confiable del dispositivo. Esto implica consideraciones de fabricación, materiales semiconductores y técnicas de dopaje para asegurar que el área activa funcione de manera predecible y controlada.
En resumen, el área activa en electrónica se refiere a la región de un dispositivo semiconductor donde ocurren los procesos de amplificación, conmutación o control de la corriente eléctrica. Es en esta región donde se manipulan los portadores de carga y se controla el flujo de corriente, lo que es esencial para el funcionamiento y el rendimiento de dispositivos como transistores y otros componentes semiconductores.
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