Configuración en base común

Configuración en base común

1. La notación y símbolos utilizados junto con el transistor en la mayoría de los textos y manuales publicados en la actualidad se indican en la figura 3.6 para la configuración de base común con transistores pnp y npn. La terminología en base común se deriva del hecho de que la base es común tanto para la entrada como para la salida de la configuración. Además, la base por lo general es la terminal más cercana a, o en, un potencial de tierra. A lo largo de este libro todas las direccio- nes de la corriente se referirán a un flujo convencional (de huecos) y no a uno de electrones. Esta opción se basó principalmente en el hecho de que la mayor parte de la literatura disponible en instituciones educativas e industriales emplea el flujo convencional, y las flechas en todos los símbolos electrónicos tienen una dirección definida de acuerdo con esta convención. Recuerde que la flecha en el símbolo del diodo definía la dirección de conducción de corriente convencional.

   • Para describir plenamente el comportamiento de un dispositivo de tres terminales como el de los amplificadores en base común de la figura 3.6, se requieren dos conjuntos de características, uno para los parámetros de entrada (punto de manejo) y el otro para el lado de salida. El con- junto de entrada para el amplificador en base común de la figura 3.7 relaciona una corriente de entrada (I E ) con un voltaje de entrada (V BE ) para varios niveles de voltaje de salida (V CB ).
     • El conjunto de salida relaciona una corriente de entrada (I C ) con un voltaje de salida (V CB ) para varios niveles de corriente de entrada (I E ),como se muestra en la figura 3.8. La salida o con- junto de características del colector ofrece tres regiones básicas de interés, como se indica en la figura 3.8, las regiones activa, de corte y saturación. La primera es la región que normalmente se emplea para amplificadores lineales (sin distorsión). En particular: En la región activa la unión base-emisor se polariza en directa, en tanto que la unión colec- tor-base se polariza en inversa.
       • Si aplicamos el método lineal por segmen- tos, resultan las características de la figura 3.10b. Si damos un paso más adelante e ignoramos la pendiente de la curva y, por consiguiente, la resistencia asociada con la unión polarizada en directa, se obtienen las características de la figura 3.10c. Para todos los análisis de cd de redes con transistores a seguir en este libro emplearemos el modelo equivalente de la figura 3.10c. Es decir, una vez que un transistor se “enciende”, supondremos que el voltaje base-emisor será el siguiente:

2. Alfa

   • En el modo cd los niveles de I C e I E originados por los portadores mayoritarios están relaciona- dos por una cantidad llamada alfa definida por la siguiente ecuación:
   • Donde I C e I E son los niveles de corriente en el punto de operación. Aun cuando las característi- cas de la figura 3.8 indican que a ? 1, para dispositivos prácticos por lo regular alfa va de 0.90 a 0.998, con la mayoría de los valores acercándose a la parte alta del intervalo. Como la defini- ción de alfa es válida sólo para los portadores mayoritarios, la ecuación (3.2) se escribe
   • Para las características de la figura 3.8 cuando I E ? 0 mA, I C es, por consiguiente, igual a I CBO ; pero, como antes se mencionó, el nivel de I CBO casi siempre es tan pequeño que virtual- mente no puede ser detectado en la gráfica de la figura 3.8. En otras palabras, cuando I E ? 0 mA en la figura 3.8, I C también aparece como 0 mA con el intervalo de valores de V CB . Para situaciones de ca, donde el punto de operación cambia de lugar en la curva de las carac- terísticas, un alfa de ca se define como

3. Polarización

   • La polarización apropiada de la configuración de base común en la región activa se determina de inmediato con la aproximación y suponiendo por el momento que El resultado es la configuración de la figura 3.11 para el transistor pnp.
   • La dirección del flujo convencional de Las fuentes de cd se insertan entonces con una polaridad que soporte la dirección resultante de la corriente. Para el transistor npn las pola- ridades se invertirán.

4. Accion amplificadora del transistor

   • La polarización de cd no aparece en la figura puesto que nuestro interés se limitará a la respuesta de ca. Por lo que se refiere a la configuración de base común la resistencia de entrada de ca deter- minada por las características de la figura 3.7 es muy pequeña y por lo regular varía de 10 Æ a 100 Æ. La resistencia de salida determinada por la curvas de la figura 3.8 es bastante alta (cuan- to más horizontales son las curvas, más alta es la resistencia) y por lo general varía de 50 kÆ a 1 MÆ (100 kÆ para el transistor de la figura 3.12). La diferencia en la resistencia se debe a la unión polarizada en directa a la entrada (base a emisor) y a la unión polarizada en inversa en la salida (base a colector). Con un valor común de 20 Æ.

5. Configuración en emisor común

   • La configuración de transistor que más frecuentemente se encuentra aparece en la figura 3.13 para los transistores pnp y npn. Se llama configuración en emisor común porque el emisor es co- mún o sirve de referencia para las terminales de entrada y salida (en este caso es común para las terminales base y colector). De nueva cuenta se requieren dos conjuntos de características para describir plenamente el comportamiento del la configuración en emisor común: uno para el cir- cuito de entrada o de base-emisor y uno para el circuito de salida o de colector-emisor. Ambos se muestran en la figura 3.14.
   • Beta
     • En el modo de cd los niveles de I C e I B están relacionados por una cantidad llamada beta y defi- nida por la siguiente ecuación
       • donde I C e I B se determinan en un punto de operación particular en las características. Para dispositivos prácticos el nivel de b por lo general varía de aproximadamente 50 a más de 400, con la mayoría de los valores en el intervalo medio. Como para a, el parámetro b revela la magnitud relativa de una corriente con respecto a la otra. Para un dispositivo con una b de 200, la corriente del colector es 200 veces la magnitud de la corriente de la base.
     • El uso de la ecuación (3.11) se describe mejor con un ejemplo numérico con un conjunto real de características como el que aparece en la figura 3.14a y repetido en la figura 3.17. Determi- nemos b cd para una región de las características definidas por un punto de operación de I B ? 25 µA y V CE ? 7.5 V como se indica en la figura 3.17. La restricción de V CE ? constante requiere el trazo de una línea vertical por el punto de operación en V CE ? 7.5 V. En cualquier lugar de esta línea vertical el voltaje V CE es de 7.5 V, una constante. El cambio en I B (¢I B ) dado por la ecuación (3.11) se define entonces seleccionando dos puntos a uno u otro lado del punto Q a lo largo del eje vertical a distancias aproximadamente iguales a uno u otro lado del punto Q.

6. Configuración en colector común

   • La tercera y última configuración del transistor es la configuración en colector común, mostra- da en la figura 3.20 con las direcciones de la corriente y notación de voltaje correctas. La confi- guración en colector común se utiliza sobre todo para igualar impedancias, puesto que tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, lo contrario de las configuraciones en base común y en emisor común.

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