Conexiones del Transistor Bipolar de Unión

Definición de Transistor Bipolar de Unión

Un Transistor Bipolar de Unión (BJT) es un dispositivo de tres terminales. Puede funcionar como amplificador o como interruptor, requiriendo un circuito de entrada y un circuito de salida. Para manejar esto con solo tres terminales, uno de los terminales sirve como conexión común para ambos, la entrada y la salida. La elección del terminal común depende de la aplicación. Hay tres tipos de conexiones de transistores: base común, emisor común y colector común.

• Transistor de Base Común

• Transistor de Emisor Común

• Transistor de Colector Común.

Es importante recordar que, independientemente de la conexión del transistor, la unión base-emisor debe mantenerse polarizada en directo y la unión base-colector debe mantenerse polarizada en inverso.

Conexión de Base Común del BJT

Aquí, el terminal de base es común tanto para el circuito de entrada como para el de salida. Las configuraciones o modos de base común se muestran en la figura siguiente. Aquí se muestran por separado el modo de base común del transistor npn y del pnp. En este caso, el circuito emisor-base se toma como circuito de entrada y el circuito colector-base como circuito de salida.

Ganancia de Corriente

Aquí, la corriente de entrada es la corriente del emisor IE y la corriente de salida es la corriente del colector IC. La ganancia de corriente se considera cuando solo tomamos en cuenta las tensiones de polarización continua del circuito y no se aplica ninguna señal alterna en la entrada. Si consideramos una señal alterna aplicada a la entrada, entonces el factor de amplificación de corriente (α) a un voltaje constante de colector-base sería

Se observa que ni la ganancia de corriente ni el factor de amplificación de corriente tienen un valor mayor que la unidad, ya que la corriente del colector de ninguna manera puede ser mayor que la corriente del emisor. Sin embargo, sabemos que la corriente del emisor y la corriente del colector son casi iguales en un transistor bipolar de unión, por lo que estas razones estarían muy cerca de la unidad. El valor generalmente oscila entre 0,9 e incluso 0,99.

Expresión de la Corriente del Colector

Si el circuito del emisor está abierto, no habrá corriente del emisor (IC = 0). Sin embargo, en esta condición, fluirá una pequeña corriente a través de la región del colector. Esto se debe al flujo de portadores de carga minoritarios y es la corriente de fuga inversa. Como esta corriente fluye a través del colector y la base manteniendo el terminal del emisor abierto, la corriente se denota como ICBO. En transistores de baja potencia, la corriente de fuga inversa ICBO es bastante pequeña y generalmente la ignoramos durante los cálculos, pero en transistores de alta potencia, esta corriente de fuga no puede ser descartada. Esta corriente depende mucho de la temperatura, por lo que a altas temperaturas, la corriente de fuga inversa ICBO no puede ser descartada durante los cálculos. Esta expresión demuestra que la corriente del colector también depende de la corriente de base.

Característica de la Conexión de Base Común

Característica de Entrada

Esta se dibuja entre la corriente de entrada y la tensión de entrada del propio transistor. La corriente de entrada es la corriente del emisor (IE) y la tensión de entrada es la tensión emisor-base (VEB). Después de cruzar la barrera de potencial directo de la unión emisor-base, la corriente del emisor (IE) comienza a aumentar rápidamente con el aumento de la tensión emisor-base (VEB).

La resistencia de entrada del circuito es la relación entre el cambio en la tensión emisor-base (ΔV EB) y la corriente del emisor (ΔIE) a un voltaje constante de colector-base (VCB = Constante). Dado que el cambio en la corriente del emisor es considerablemente mayor en comparación con el cambio en la tensión emisor-base (ΔIE >> ΔVEB), la resistencia de entrada del transistor de base común es bastante pequeña.

Característica de Salida

La corriente del colector solo obtiene un valor constante cuando se establece un sesgo inverso suficiente entre la región de base y colector. Es por eso que hay un aumento de la corriente del colector con el incremento de la tensión colector-base cuando esta tensión tiene un valor muy bajo. Pero después de cierta tensión colector-base, la unión colector-base obtiene un sesgo inverso suficiente y, por lo tanto, la corriente del colector se vuelve constante para una corriente de emisor específica y depende totalmente de la corriente del emisor.

En esa situación, toda la corriente del emisor, excepto la corriente de base, contribuye a la corriente del colector. Como la corriente del colector se vuelve casi constante para la corriente de emisor especificada en esa región de la característica, el aumento de la corriente del colector es muy pequeño en comparación con el aumento de la tensión colector-base.

La relación entre el cambio en la tensión colector-base 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.

Conexión de Emisor Común del BJT

El Transistor de Emisor Común es la conexión de transistor más comúnmente utilizada. Aquí, el terminal del emisor es común para ambos, el circuito de entrada y 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. Los modos de emisor común del transistor npn y pnp se muestran por separado en la figura siguiente.

Ganancia de Corriente

En la configuración de emisor común, la corriente de entrada es la corriente de base (IB) y la corriente de salida es la corriente de colector (IC). En un transistor bipolar de unión, la corriente de base controla la corriente de colector. La relación entre el cambio en la corriente de colector (ΔIC) y el cambio en la corriente de base (ΔIB) se define como la ganancia de corriente del transistor de emisor común. En un transistor bipolar de unión, la corriente del emisor (IE) es la suma de la corriente de base (IB) y la corriente de colector (IC). Si la corriente de base cambia, la corriente de colector también cambia, y como resultado, la corriente del emisor también cambia en consecuencia.

Nuevamente, la relación entre el cambio de la corriente de colector y el cambio correspondiente en la corriente del emisor se denota por α. Dado que el valor de la corriente de base es bastante bajo en comparación con la corriente de colector (IB << IC), la ganancia de corriente en un transistor de emisor común es bastante alta y varía de 20 a 500.

Característica del Transistor de Emisor Común

En el modo de emisor común del transistor, hay dos circuitos: el circuito de entrada y el circuito de salida. En el circuito de entrada, los parámetros son la corriente de base y la tensión base-emisor. La curva característica trazada contra las variaciones de la corriente de base y la tensión base-emisor es la característica de entrada del transistor de emisor común. La unión pn entre la base y el emisor está polarizada en directo, por lo que la característica será similar a la de una diodo pn polarizado en directo. Aquí, la corriente de base no toma ningún valor antes de que la tensión base-emisor supere el potencial de barrera directo de la unión, pero después de eso, la corriente de base aumenta significativamente con el aumento de la tensión base-emisor. La tasa de aumento de la corriente de base con respecto a la tensión base-emisor es alta aquí, pero no tan alta como en el caso del modo de base común.

Por lo tanto, la resistencia de entrada del circuito es mayor que la del modo de base común de un transistor.

Característica de Salida del Transistor de Emisor Común

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

La resistencia de salida sería

Conexión de Colector Común del BJT

En la configuración de colector común, el circuito de entrada está entre los terminales de base y colector, y el circuito de salida está entre los terminales de emisor y colector.

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 de colector común. Esto se denota como,

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.

Característica de Entrada del Transistor de Colector Común

La corriente de entrada es la corriente de base y la tensión de entrada del transistor es la tensión base-colector. La unión base-colector está polarizada en inverso y, por lo tanto, con el aumento de la tensión base-colector, el sesgo inverso de la unión aumenta. Esto hace que la corriente de base disminuya ligeramente con el aumento de la tensión base-colector. Dado que en esta condición, más portadores de carga minoritarios de la región de base propagarán a la región de colector, y por lo tanto, la tasa de recombinación de electrones-huecos disminuirá en la región de base, causando una disminución en la corriente de base.

Característica de Salida del Transistor de Colector Común

La característica de salida de un transistor de colector común es casi la misma que la característica de salida de un transistor de emisor común. La única diferencia es que, 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 colector-emisor hasta cierto nivel de esta tensión, y luego la corriente del emisor se vuelve casi constante, independientemente de la tensión colector-emisor. Aunque habría un aumento muy lento de la corriente del emisor con la tensión colector-emisor, como se muestra en la curva característica a continuación.