Conexiones del transistor de la unión bipolar

El transistor de unión bipolar es un dispositivo de tres terminales. Cualquiera que sea el uso de un transistor, ya sea como amplificador o como interruptor, debe tener un circuito de entrada y otro 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 de salida. Para resolver las necesidades de cuatro terminales de sólo tres terminales del transistor, se utiliza un terminal del transistor como común para el circuito de entrada y el de salida. Qué terminal se elegiría como común en el transistor, determinado por la aplicación del transistor. Según las posibilidades de configuración de los circuitos, las conexiones del transistor son de tres tipos.

  • Transistor de Base Común
  • Transistor de emisor común
  • Transistor Colector Común.

Aquí hay que recordar que cualquiera que sea la conexión de un transistor, pero la unión base-emisor debe mantenerse sesgada hacia adelante y la unión base-colector debe mantenerse sesgada hacia atrás.

Conexión de base común de BJT

Aquí el terminal de la base es común tanto al circuito de entrada como al de salida. Las configuraciones o modos de base comunes son las que se muestran en la siguiente figura. Aquí, el modo de base común del transistor npn y el transistor pnp se muestran por separado. Conexiones del transistor de la unión bipolarConexiones del transistor de la unión bipolarAquí el circuito de la base emisora se toma como circuito de entrada y el circuito de la base colectora como circuito de salida.

Ganancia actual

Aquí la corriente de entrada es la corriente emisora IE y la corriente de salida es la corriente colectora IC. La ganancia de corriente se considera como cuando sólo consideramos los voltajes de polarización de CC del circuito y no se aplica ninguna señal alterna en la entrada. Conexiones del transistor de la unión bipolarConexiones del transistor de la unión bipolarAhora bien, si consideramos la señal alterna aplicada a la entrada, entonces el factor de amplificación de la corriente () a un voltaje colector-base constante, seríaConexiones del transistor de la unión bipolarConexiones del transistor de la unión bipolar
Aquí se ve que ni la ganancia de corriente ni el factor de amplificación de corriente tienen más valor que la unidad, ya que la corriente colectora de ninguna manera puede ser más que la corriente emisora. Pero como sabemos que la corriente emisora y la corriente colectora son casi iguales en un transistor de unión bipolar, estas relaciones estarían muy cerca de la unidad. El valor generalmente oscila entre 0,9 e incluso 0,99.

Expresión de la corriente colectora

Si el circuito emisor está abierto, no habrá corriente emisora (IC = 0). Pero en esta condición, habrá una pequeña corriente que fluye a través de la región del colector. Esto se debe al flujo de los portadores de carga minoritarios y esta es la corriente de fuga inversa. Como esta corriente fluye a través del colector y la base manteniendo el terminal emisor abierto, la corriente se denota como ICBO. En el transistor de pequeña potencia la corriente de fuga inversa ICBO es bastante pequeña y, en general, la descuidamos durante los cálculos, pero en el transistor de alta potencia esta corriente de fuga no puede ser descuidada. Esta corriente es altamente dependiente de la temperatura, así que a altas temperaturas la corriente de fuga inversa ICBO no puede ser descuidado durante los cálculos. Conexiones del transistor de la unión bipolarConexiones del transistor de la unión bipolarEsta expresión demuestra que la corriente colectora también depende de la corriente de base.

Característica de la conexión de base común

Característica de entrada

Se dibuja entre la corriente y el voltaje de entrada del propio transistor. La corriente de entrada es la corriente del emisor (IE) y el voltaje de entrada es el voltaje de base del emisor (VEB). Después de atravesar la unión emisor-base hacia adelante barrera potencial de corriente emisora (IE) comienza a aumentar rápidamente con el aumento del voltaje de la base del emisor (VEB).
Conexiones del transistor de la unión bipolarConexiones del transistor de la unión bipolarLa resistencia inpur del circuito es la relación de cambio en el voltaje de la base del emisor (VEB) a la corriente emisora (IE) a un voltaje constante de la base del colector (VCB = Constante). Como el cambio en la corriente del emisor es bastante grande comparado con el cambio en el voltaje de la base del emisor (IE >> VEB), la resistencia de entrada del transistor de base común es bastante pequeña.
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Característica de salida

La corriente de colector sólo obtiene un valor constante cuando se establece un sesgo inverso suficiente entre la base y la región del colector. Por eso hay un aumento de la corriente de colector con un aumento del voltaje de la base del colector cuando este voltaje tiene un valor muy bajo. Pero después de un determinado voltaje de la base del colector, la unión entre la base y el colector obtiene un sesgo inverso suficiente y, por lo tanto, la corriente del colector se vuelve constante para una determinada corriente del emisor y depende totalmente de la corriente del emisor. En esa situación, toda la corriente emisora, excepto la corriente base, contribuye a la corriente de colector. Como la corriente colectora se vuelve casi constante para la corriente emisora especificada en esa región de la característica, el aumento de la corriente colectora es muy, muy pequeño comparado con el aumento del voltaje de la base del colector.
Conexiones del transistor de la unión bipolarConexiones del transistor de la unión bipolarLa 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 de base común de un transistor.
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Conexión del emisor común de BJT

El transistor de 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 del transistor pnp se muestran por separado en la figura siguiente.
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Ganancia actual

En la configuración común de los emisores, la corriente de entrada es la corriente de base (IB) y la corriente de salida es la corriente de colector (IC). En el transistor de unión bipolar, la corriente de base controla la corriente colectora. La relación de cambio de la corriente de colector (IC) para cambiar la corriente de base (IB) se define como la ganancia de corriente del transistor emisor común. En un transistor de unión bipolar, la corriente del emisor (IE) es la suma de la corriente base (IB) y la corriente de colector (IC). Si la corriente de base cambia, la corriente colectora también cambia y como resultado la corriente emisora también cambia en consecuencia. Conexiones del transistor de la unión bipolarConexiones del transistor de la unión bipolar
Una vez más, la relación entre el cambio de la corriente colectora y el correspondiente cambio de la corriente emisora se indica mediante
Como el valor de la corriente de base es bastante bajo comparado con la corriente de colector (IB << IC), la ganancia de corriente en un transistor emisor común es bastante alta y oscila entre 20 y 500.

Características del transistor emisor común

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

La característica de salida se dibuja contra las variaciones de la corriente de salida y el voltaje de salida del transistor. La corriente de colector es la corriente de salida y el voltaje de colector-emisor es el voltaje de salida del transistor. Aquí se traza la variación de la corriente de colector para diferentes valores de la tensión de base del colector contra un valor fijo de la corriente de base. Se observa que al principio la corriente de colector aumenta proporcionalmente con el aumento de la tensión de colector-emisor, pero después de cierto nivel de tensión, la corriente de colector se vuelve casi constante. Esto se debe a que al principio la unión colector-base no obtiene un sesgo inverso suficiente, pero después de cierto voltaje se convierte en un sesgo suficientemente inverso y entonces la mayor parte de los portadores de carga que vienen de la región emisora a la región base migrarían a la región colectora para contribuir a la corriente colectora. El número de portadores mayoritarios que vienen de la región emisora depende de la corriente base en un BJT, por lo tanto para una corriente base específica la corriente colectora es constante.
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La resistencia de salida sería Conexiones del transistor de la unión bipolarConexiones del transistor de la unión bipolar

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.
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La relación entre el cambio de la corriente del emisor y el cambio de la corriente de base se define como la ganancia de corriente de la configuración del colector común. Esto se denota como,
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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 de base cuando se aplica una señal variable en el tiempo a la entrada.
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Característica de entrada del transistor colector común

La corriente de entrada es la corriente de base y el voltaje de entrada del transistor es el voltaje del colector de base. La unión del colector de base tiene un sesgo inverso y por lo tanto, al aumentar el voltaje del colector de base, aumenta el sesgo inverso de la unión. Esto hace que la corriente de base disminuya ligeramente con el aumento del voltaje del colector de base. Puesto 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 electrón-agujero disminuiría en la región base causando un decremento en la corriente base.
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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 de la tensión de colector-emisor hasta un cierto nivel de esta tensión y entonces la corriente del emisor se vuelve casi constante independientemente de la tensión de colector-emisor. Aunque habría un aumento muy lento de la corriente del emisor con la tensión del colector-emisor, como se muestra en la curva característica que figura a continuación.
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