Circuitos recortadoresCircuitos recortadores

• Los recortadores Los recortadores recortan una parterecortan una parte de la señal de la señal de entrada, de entrada, sin variar la parte restantesin variar la parte restante de la de la forma de onda.forma de onda.

• Hay dos categorías: En Hay dos categorías: En serieserie y en y en paraleloparalelo..• En serieEn serie: la tensión de salida se mide en la : la tensión de salida se mide en la

resistencia de cargaresistencia de carga..• En paraleloEn paralelo: la tensión de salida se toma en la : la tensión de salida se toma en la

rama del diodorama del diodo. .

Aplicaciones de los diodos.Aplicaciones de los diodos. Recortadores. Recortadores.

Recortadores en serie.Recortadores en serie.

t

vi

+-

+

-v i vo

v

vo

t0

t

vo0

Con fuenteCon

fuente

El diodo conduceEl diodo no conduce

+-+

-v i vo

vo

tV

0

vo tV0

a)

+

-

+

-v i vo

b)

+-

+

-v i vo

vc)

d)

Nota: diodos ideales

• a) a) vv i i > 0V> 0V D conduce, vD conduce, voo=v=v ii

vv ii< 0V< 0V D no conduce, v D no conduce, voo=0v=0v

Recortadores en serie.Recortadores en serie.

vo

t0

+-+

-v i vo

a)

t

vi

Recortadores en paralelo.Recortadores en paralelo.

+-+

-v i vo

t

vi

vo0

vo

t0

vo

t

V0

vo

t

V0

Con fuenteCon

fuente

El diodo conduceEl diodo no conduce

a)

+-+

-v i vo

b)

v i

+-+

-vo

v

c)

+-+

-vo

vv i

d)

Nota: diodos ideales

Recortadores en paraleloRecortadores en paralelo ..

v i

+-+

-vo

v

c)

t

vi

vo

t

V0

c) vi > V D conduce, vo=V vi < V D no conduce, vo = vi

v i

+-+

-vo

v-vi + vo = 0 vo = V-vi + vo = 0 vo = V

Con fuenteCon

fuente

vi < Vvi < V

““EL TRANSISTOR DE EL TRANSISTOR DE UNION BIPOLAR (BJT)UNION BIPOLAR (BJT)

INTRODUCCIONINTRODUCCION• La palabra transistor se deriva de La palabra transistor se deriva de

TransTrans fer Resfer Resistoristor o resistencia de o resistencia de transferencia.transferencia.

• El transistor es un dispositivo El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que electrónico semiconductor que se se comporta como una resistencia comporta como una resistencia variablevariable que depende de una señal que depende de una señal eléctrica de control, que al variar el valor eléctrica de control, que al variar el valor de la señal de control varía la cantidad de la señal de control varía la cantidad de corriente que pasa por el transistor.de corriente que pasa por el transistor.

BJT:Transistores bipolares de unión.

FET: Transistores de efecto de campo.

JFET: Transistores de efecto de campo de unión.

MESFET: Transistores de efecto de campo de metal semiconductor.

MOSFET: Transistores de efecto de campo de metal-oxido-semiconductor.

Tipos de transistoresTipos de transistoresBJT PNP

NPN

FET

JFET

MESFET

MOSFET

Canal N Canal PCanal N

Empobrecimiento

EnriquecimientoCanal PCanal N

Canal PCanal N

APLICACIONESAPLICACIONES

Los transistores se utiliza como amplificadores de señal. Conmutador electrónico, Diseño de circuitos digitales lógicos, memorias de PC y otros.

Transistores bipolares Transistores bipolares BJTBJT

Construcción de DiodosConstrucción de Diodos

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 el el ánodoánodo. Así, el diodo está polarizado directamente cuando el material tipo P tiene un potencial más positivo que el material tipo N:

I

D

VD

+

+ R

+A CP N

Del inglés "Bipolar Junction Transistor" [BJT]; dispositivo electrónico de estado sólido consistente en tres capas semiconductoras, PNP o NPN, que permite controlar el paso una corriente en función de otra.

Se utilizan tres capas semiconductoras, con dos de tipo P y una dos de tipo P y una de tipo Nde 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”, debido a que su corriente eléctrica están formadas por dos tipos dos tipos de cargas, huecos y electrones.de cargas, huecos y electrones.

Tipos de Transistores:Tipos de Transistores:

P N P

Transistor PNPTransistor NPN

EMISOR

E

COLECTOR

C

BASEB

P NNCOLECTOR

BASE

EMISOR

E C

B

Símbolo del transistor

Construcción de transistores Construcción de transistores BJTBJT

C

E

BC

E

B

Transistor NPN

Capa de EmisorCapa de Emisor: Tamaño medio, fuertemente dopada : Tamaño medio, fuertemente dopada diseñada para emitir o inyectar electrones.diseñada para emitir o inyectar electrones.

Capa de la BaseCapa de la Base: Capa pequeño, ligeramente dopada : Capa pequeño, ligeramente dopada diseñada para pasar electrones.diseñada para pasar electrones.

Capa del ColectorCapa del Colector: Tamaño grande, muy poco : Tamaño grande, muy poco dopado diseñada para colectar electrones.dopado diseñada para colectar electrones.

P NNCOLECTOR

BASE

EMISOR

E C

B

Transistor NPN

Transistor BJTTransistor BJT4 modos de operación 4 modos de operación en función de la polarización de las

2 uniones p-n BJT npn

Directa Z.

SATURACIÓNDIRECTA

Z.InversaSATURACIÓN

INVERSA

CORTE

CORTE

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 NNPolarización

DirectaPolarización

Inversa

Polarización de los transistoresPolarización de los transistores

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

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.

•Un terminal es común a entrada y salida. •De los tres terminales que t iene un transistor, dos actúan como terminales de entrada (control).•Dos de los tres terminales actúan como terminales de salida.

Transistores bipolares.Transistores bipolares.ConfiguracionesConfiguraciones

Salida

is

+

-

CuadripoloEntrada

ie

+

-Ve Vs

Tecnología ElectrónicaTecnología Electrónica

Transistores bipolares.Transistores bipolares.ConfiguracionesConfiguraciones

BASE COMÚNBASE COMÚN EMISOR COMÚNEMISOR COMÚN

Colector (N)Emisor (N)

B (P)VEB VCB

ICIE

VCE

C

E

B

VBE

IB

IC

Configuración de Base ComúnConfiguración de Base Común

Se le denomina configuración de Base Se le denomina configuración de Base común debido a que la base es común o común debido a que la base es común o hace referencia a las terminales tanto de hace referencia a las terminales tanto de entrada como de salida, en este, es entrada como de salida, en este, es común tanto a la terminal de Emisor como común tanto a la terminal de Emisor como a la de colector.a la de colector.

Configuración en Base comúnConfiguración en Base común Curvas características Curvas características

Características de entradaCaracterísticas de entrada Características de salidaCaracterísticas de salida

Configuración de Emisor ComúnConfiguración de Emisor Común

Se le denomina configuración de Emisor Se le denomina configuración de Emisor común debido a que el Emisor es común común debido a que el Emisor es común o hace referencia a las terminales tanto de o hace referencia a las terminales tanto de entrada como de salida, en este, es entrada como de salida, en este, es común tanto a la terminal de base como a común tanto a la terminal de base como a la de colector.la de colector.

Tecnología ElectrónicaTecnología Electrónica

Transistores bipolaresTransistores bipolaresConfiguración en emisor comúnConfiguración en emisor común

VCE

IE

IC

IBVBE

Configuración “emisor común” en activa

Configuración “emisor común” en activa

C

E

B

El terminal común es el

emisor

El terminal común es el

emisor

Para controlar IC, debemos tener una corriente IB que será proporcionada por VBE

Para controlar IC, debemos tener una corriente IB que será proporcionada por VBELa corriente

de entrada es IB (controla la corriente de salida IC)

La corriente de entrada es IB (controla la corriente de salida IC)

La tensión de entrada es VBE

La tensión de entrada es VBE

La corriente de salida es IC

La corriente de salida es IC

La tensión de salida es VCE

La tensión de salida es VCE

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

R1

R2

RE

RC

Configuración emisor comúnConfiguración emisor común

REGION ACTIVA

AMPLIF.LINEAL

REGIÓN DE CORTE

RE

GIÓ

N D

E S

AT

UR

AC

IÓN

Curvas característicasCurvas características

VCE =10V

VCE =20V

VCE =1V

Característicasde base

VBE [V]0,4 0,6 0,8

IB [µA]

0,2

0

20

40

60

80

0VCE [V]5 10 15 200

IC [mA]

0

2

4

6

8

IB =90µA

Característicasde colector

IB =70µA

IB =50µA

IB =30µA

IB =10µA

IB =0µA

Características de salidaCaracterísticas de salidaCaracterísticas de entradaCaracterísticas de entrada

• Tres zonas: activa, saturación y corteTres zonas: activa, saturación y corte• ActivaActiva : corresponde a la parte lineal de las : corresponde a la parte lineal de las

características. En ella se verifica: características. En ella se verifica: IICC==ββIIBB, el transistor , el transistor se comporta como una se comporta como una fuente de corriente controlada fuente de corriente controlada por corrientepor corriente, es un amplificador., es un amplificador.

• SaturaciónSaturación : Es la zona a la izquierda del codo de : Es la zona a la izquierda del codo de las características. En ella: las características. En ella: IICC < < ββIIBB. V. VCECE es de unas es de unas décimas de voltio. La unión B-E y la unión C-B deben décimas de voltio. La unión B-E y la unión C-B deben estar polarizadas en directa. El transistor se estar polarizadas en directa. El transistor se comporta como una comporta como una resistenciaresistencia..

• CorteCorte : : El transistor está El transistor está cortadocortado, , IIBB=0, I=0, ICC=0, I=0, IEE=0=0

Características de salida de un Características de salida de un transistor NPN en Emisor Comúntransistor NPN en Emisor Común

Transistor NPN Transistor NPN Zonas de funcionamientoZonas de funcionamiento

VCB > 0VBE > 0

IC = β ·IB

activa

IB

IC

VCB

P

VBE IE

N

N

V

R

IC = 0, IE

= 0 IB = 0

corte

V

VCB N

N P

VBE

R

VCB < 0 VBE >0 VCE ≈ 0

IC< β IB

saturación

IE

IB

IC

VCB N

N P

VBE

R

V

Curvas de salida y recta de Curvas de salida y recta de carga. Transistor NPN.carga. Transistor NPN.

Curvas de salidaCurvas de salida

IB=0µA

IB= 100µA

IB= 200µA

IB= 300µA

IB= 400µAIC [mA]

VCE [V]0

40

20

4 2 6

10

30

Aplicando la ley de tensiones de Kirchhoff a la malla de salida:

-VCE+I.RC+6V = 0

I=-IC 6V= VCE+IC.RC

VCE= 0V IC= 6V/200Ω =30mA

IC = 0 VCE = 6V

Aplicando la ley de tensiones de Kirchhoff a la malla de salida:

-VCE+I.RC+6V = 0

I=-IC 6V= VCE+IC.RC

VCE= 0V IC= 6V/200Ω =30mA

IC = 0 VCE = 6V

10 K

2 V

6 V

IC

IB

CB

EVCE

Recta de cargaRecta de carga

β =100β =100

Pto. de trabajoPto. de trabajo

200 ΩC

EVCE

I

Punto de trabajo.Punto de trabajo.

• Se llama punto de Se llama punto de trabajo del transistor a trabajo del transistor a cualquier pto. de la recta cualquier pto. de la recta de carga en el que se de carga en el que se encuentre trabajando el encuentre trabajando el transistor.transistor.

10 K

200 Ω

2 V

6 V

IC

IB

C

B

E

VCE

V2V 0,2mA,I 20mA,I es trabajode pto. El

activa.en transistor6VV0V

2V0,2K20mA6V

06RI-V:V de valor el Veremos

20mA0,2mA100IβI :activaen estár transistoel Si

0,2mA10K

2VI

CEBC

CE

CCCECE

BC

B

===⇒<<

=⋅−=+⋅−

=⋅=⋅=

==

V

Punto de trabajoPunto de trabajo

IB=0µA

IB= 100µA

IB= 200µA

IB= 300µA

IB= 400µAIC [mA]

VCE [V]0

40

20

4 2 6

10

30Recta de cargaRecta de carga

Pto. de trabajoPto. de trabajo

• Se llama punto de trabajo del transistor a cualquier Se llama punto de trabajo del transistor a cualquier pto. de la recta de carga en el que se encuentre pto. de la recta de carga en el que se encuentre trabajando el transistor.trabajando el transistor.

Relaciones entre beta y alfaRelaciones entre beta y alfa

Se cumplen las siguientes relaciones:

De las expresiones anteriores se deduce que (despreciando la corriente de inversa de polarización):

ECCBE IIIII α=+= ;

BBCCBEC IIIIIII βα

ααα =−

=⇒+==1

)(

El factor “ββ” se conoce como “ganancia de corriente ganancia de corriente continua en emisor comúncontinua en emisor común”, y en las especificaciones técnicas se lo suele denominar “hhFEFE”.(Puede tener un rango de 50 a mas de 400)

B

CI

I=β

El factor “αα” se conoce como “ganancia de corriente ganancia de corriente continua en base comúncontinua en base común”. ( 0.9 – 0.998)

Limites de operaciónLimites de operación

• Para cada transistor hay una región de Para cada transistor hay una región de operación sobre las características, las operación sobre las características, las cuales aseguran que no se rebasen los cuales aseguran que no se rebasen los valores máximos y que la señal de salida valores máximos y que la señal de salida con una distorsión mínima.con una distorsión mínima.

• Todos los limites de operación para un Todos los limites de operación para un transistor se definen en las hojas de transistor se definen en las hojas de especificaciones.especificaciones.

Transistor comoconmutador

Límites 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:

RE

GIÓ

N D

E S

AT

UR

AC

IÓN

ZONA DERECHAZO

REGIÓN DE CORTE5 10 15 200

IC [mA]

0

2

4

6

8

IB =90µAIB =70µA

IB =50µA

IB =30µA

IB =10µA

IB =0µA

ZONA DETRABAJOCOMO AMPLIFICADOR

VCE [V]

VCEmáx

PCmáx

ICmáx

VCEsat

ICEO

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).