2. CURVAS CARACTERISTICAS y MONTAJES FUNDAMENTALES

DEL TRANSISTOR

GENERALIDADES

Los parámetros que afectan al funcionamiento del transistor son cuatro: lB,VBE, le Y VCE, de los cuales dos están ligados entre sí, concretamente los queforman el circuito de entrada: la y VB. Dichos parámetros se han representadográficamente en la figura 2-1, correspondiente al circuito básico del transistor.

(

Ventrada

V~d

+Vi

Para representar en un plano, en un sistema de dos coordena-das, los valores de las tres magnitudes del transistor, es necesariomantener una de ellas constante, pues si variasen las tres. única-mente podrían representarse en el espacio con un sistema de trescoordenadas.

,Para lograr varios puntos de las curvas que a continuación se analizan es

preciso conectar el transistor de forma que se puedan alterar las polarizacionesde base y de colector, al mismo tiempo que se miden las corrientes que pasanpor dichos electrodos. Aunque los fabricantes de semiconductores y los manua-les de características proporcionan las curvas de funcionamiento de cadamodelo, en la figura 2-2 se presenta un circuito elemental con el que se podránobtener puntos de dichas curvas, que, al carecer el transistor de resistencia decarga, serán del tipo estático.

Las curvas obtenidas con estos criterios no son las dinámicas de trabajo realdel transistor, pues están sacadas sin colocar ninguna carga, pero servirán paradeterminarlas posteriormente.. .

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CURVA IB/VBE PARA VCE CONSTANTE

Relaciona la intensidad lB, que circula por la entrada del transistor, con latensión que se aplica en el mismo circuito, VBE, para una tensión constanteentre colector y emisor. En realidad estas dos magnitudes que relacionan lacurva son proporcionales, pues forman el circuito de una unión N-P polarizadadirectamente. Por este motivo, tanto los valores de VBEcomo los de le son muybajos (figura 2-3) .

.CURVA Ic/VBE PARA VCE CONSTANTE

Sirve para relacionar la intensidad de salida del transistor con 19tensión quese aplica a su entrada, manteniendo constante la polarización de colector. Estacurva se ha utilizado en la lección precedente para calcular el valor de la ampli-ficación, lo cual es una incorrección puesto que, en la realidad, al existir unaresistencia de carga VCEvaría al hacerlo Ic.

En la figura 2-4 se muestra la forma típica de esta curva, en la que seobserva que con variaciones pequeñas de la tensión de entrada VeEse consi-guen incrementos importantes- en la intensidad de salida le. '"

5

le (mAl

20

15

1 O

CURVAS Ic/VCE

-Son, sin duda, las más utilizadas para la-determinación de los puntos de tra-bajo del transistor y sirven para relacionar la intensidad y la tensión del circuitode salida, manteniendo constante lB en un caso o VBEen el otro, dando lugar alas dos variantes de este tipo de curvas que se presentan en la figura 2-5, paraun transistor de Ge, puesto que en los de Si la VSEoscila sobre los 0,6 V.

Como la construcción de estas curvas es totalmente teórica, y en la prácticase precisan datos de comportamiento real, existen cuatro parámetros universa-les que lo definen:

'cImA) IC(mA}

's == 100¡tA VBE == O'3V15

lB == 50"A VBE

:: 0'2 V

lB == 20"A V :: 0'1 VBE5

O O2 4 6 8 10 VCE 2 4 6 8 10 VCE

«Resistencia dinámica de entrada con salida en corto, VCE = cte.»

..:lVSE

r=H11=---..:lIBE

«Relación entre la tensión de salida y la de entrada, con lB= cte.»

«Conductancia de salida, con VSE = cte,»

«Relación entre la corriente de salida y la de entrada, con, VCE = cte.»•

En muchas ocasiones el -coniunto de las curvas característicasmencionado suele venir en un ·solo gráfico, como el indicado en lafigura 2-6, en el que se ha colocado un punto A que se refleja enlos cuatro cuadrantes. De esta forma se determinan los cuatroparámetros que definen el comportamiento del transistor en esepunto.

El punto A queda definido al interpretar su posición en los cuatro cuadran-tes, con los siguientes parámetros que marcan el funcionamiento del transistoren dicho puntos:

PUNTO A: lB = 50 ¡¡.A; le = 5 mA; VCE = 5 V; VBE = 0,21 V.

'CImA)

10I ""lOO"AB

A'B "" 50ltA

'B "" Op.A

'B VCE ;4'

100jlA :5V 10VIII 'B =OjlA,,II lB = 25jlA,,I

'B =50}<A,'A

VBJ

's = 100jlA

MONTAJES FUNDAMENTALES CON TRANSISTORES

El transistor, igual que la válvula, tiene tres formas de trabajo diferentes,según el conexionado de sus electrodos. Generalmente, uno de los electrodosserá el de entrada; otro, el de salida y, el tercero, el común para los dos anterio>res. El circuito más utilizado es el que se ha estado analizando hasta ahora, enel que la base era el electrodo de entrada, el colector el de salida y el emisor elcomún, que suele mandarse a tierra, por lo que este circuito recibe el nombrede emisor común. Hay otro circuito en el que la base es el electrodo común y untercero en que lo es el colector, existiendo bastantes diferencias entre las carac-terísticas de los tres.

MONTAJE DE EMISOR COMUN

Como ya se ha dicho, este montaje es el más utilizado y se caracteriza porser el emisor el electrodo común y la base y el colector, respectivamente, loselectrodos de entrada y salida.

El montaje de emisor común con transistor PNP, en Iuqar del NPN, mos-trado en la figura 2-7 es similar, con la 'única variante de que las polarizacionesdirecta e inversa, Vd y Vi, son contrarias a las-que se muestran en dicha figura.

VCE = Vsalida

Ventrada 1POLARIZACION

FIJA

MONTAJE DE BASE COMUN

En este caso el electrodo común del transistor respecto al de entrada y al desalida es la base. La señal de entrada se aplica al emisor y la de salida al colec-tor. La figura 2-8 presenta el circuito de un transistor PNP con base a masa.

En este montaje la tensión y la intensidad de entrada son VSEe lE, mientrasque las de salida son Vsc e le. Como se explicó anteriormente, en el caso de serun transistor NPN, lo único que cambian son las polaridades de las pilas de '"alimentación. En este montaje las señales de entrada y salida están en fase.

E

l,Vsalida

('Ventrada

BASE COMUN

(/5J

- ----~--------------------~-~-----------~-~-----~~----

MONTAJE DE COLECTOR COMUN

En este tipo de montaje el electrodo común, con el de entrada y el de salida,es el colector, siendo la base el de entrada y el emisor el de salida. La señal desalida está en fase con la de entrada. La figura 2-9 presenta el circuito clásicode colector común con un transistor NPN.

Ventrada

VsalídavEC

-1Vd1

Vi

+ +

COLECTOR COMUN

CARACTERISTICAS DE LOS TRES MONTAJES.FUNDAMENTALES

A) Impedancia de entrada: Es la resistencia interna que presenta el transis-tor a la señal de entrada y viene determinada por la fórmula siguiente, que seaplica al caso particular del circuito de emisor común. •..

D. v.;ZE=---

D. 'ent

Como quiera que la polarización entre base y emisor es directa, el valor de laimpedancia de entrada de este montaje es bajo y comprendido entre los 10 Y los10.000 ü. Se recomienda estudiar el cuadro de los valores típicos de las magni-tudes fundamentales que se ofrece al final del capítulo. .

B) Impedancia de salida: Es la resistencia interna del transistor entre susterminales de salida. Para el caso del circuito de emisor común, la fórmula quesirve para hallar su valor es la siguiente:

.6.VsalZ =---

s ; D. 'sal

e) Amplificación de corriente: Es el cociente entre la intensidad de salida yla de entrada, Que en el caso del circuito de emisor común se obtiene de lasiguiente forma: -

(3=~Ic---~IB

D) Amplificación de tensión: Es el cociente entre el incremento de la tensiónde salida y el correspondiente a la entrada.

~ Vsal

~v.:E) Amplificación de potencia: Es el cociente entre la potencia de la señal de

salida y la de entrada.

~Wsal

~ Went

En la siguiente tabla aparecen los valores típicos de estas magnitudes carac-terísticas para los tres tipos de montajes.

Del. análisis de las diferencias entre las características de los tres montajesse deducen sus posibilidades v aplicaciones.

II VSE-- = 10-10.000

lila

lIWe-- =100-1.000

l>WE

.t). Vec--=lOOK-1M

Ale=10-100

l>VCE--= 10K-looK

l>le

a Vec--= SOOK-1M

ale

eNCE--= 50-500

AIE),j

A lefJ = -- = 100-1.000

Al.

Ale",=-·-<1

A lE

AlE ""7'=-- = 10-100

ala .~

AVeE-- =100-1.000

l>VeE '

II Ve.-- = 500-5.000I

II VES >?- ,aWe

--=1.000-10.000aws

aWE--= 10-100

¡:'Wa

Dado que el montaje de emisor común reúne las característicasmedias más aceptables, tanto en amplificación de corriente comode tensión. la potencia que se logra es máxima. así como tambiénes muy interesante el mínimo desnivel entre las impedancias deentrada y salida que facilita los acopios entre etapas. Por todo elloéste es el circuito más usado. El montaje de base común tiene unaaplicación especial en circuitos que amplifican frecuencias eleva-das; el de coiector común se emplea frecuentemente como adap-tador de impedancias. puesto que su impedancia de entrada esmuy elevada comparada con la de salida.

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