ELECTRONICA LINEAL I
TRANSISTORE - APLICAIONES
El transistor es un dispositivo utilizado para producir una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Una de las formas más simples que puede adoptar un transistor se consigue uniendo tres piezas de material semiconductor.
Estos materiales pueden ser tanto npn como pnp. Ambos tipos conforman lo que se denomina un transistor de unión bipolar, que consiste esencialmente de tres regiones distintas llamadas emisor, base y colector.
Entre las aplicaciones del transistor bipolar podemos mencionar su uso como amplificador de corriente. Mediante la introducción de una pequeña señal de entrada en forma de una corriente variable aplicada a la base I(b), se producirá una corriente de colector I(c) que es una fiel copia de la señal de entrada, pero aumentada. Es costumbre expresar la corriente de salida I(c) en la forma I(c) = βI(b), donde β = se denomina ganancia de corriente del transistor. Los transistores pueden tener valores de β desde 10 hasta varios centenares.
En los dispositivos electrónicos se emplean también transistores pero como interruptores. Si no colocamos voltaje entre la base y el emisor, muy pocos electrones serán capaces de pasar del emisor al colector. El transistor se comporta entonces como un interruptor cerrado, rechazando prácticamente todo flujo de corriente. Pero si aplicamos un voltaje alto entre el emisor y la base, la corriente podrá fluir libremente. En este caso el transistor se comporta como un interruptor abierto.
Realizando diferentes combinaciones entre transistores es posible desarrollar elementos lógicos que ejecuten desde las simples operaciones aritméticas de una calculadora de bolsillo, hasta los sofisticados cálculos matemáticos involucrados en un vuelo espacial.
Conmutación con transistores.
La aplicación de los transistores no se limita solamente a la amplificación de las señales. Por medio de un diseño adecuado pueden utilizarse como interruptor para aplicaciones de control y computadoras. La red de la siguiente figura (parte (a)), puede emplearse como un inversor en circuitos lógicos de computadoras. Nótese que el voltaje de salida VC es opuesto al que se aplica a la base o terminal de entrada. Además, adviértase la ausencia de una fuente de cd conectada al circuito de base. La única fuente de cd está conectada al extremo de colector o salida, y para las aplicaciones de computadoras es típicamente igual a la magnitud del flanco de subida de la señal de salida, en este caso. de 5 V.
El diseño adecuado para el proceso de inversión requiere que el punto de operación cambie desde el estado de corte hasta el de saturación, a lo largo de la recta de carga trazada en la figura (parte (b)). Para nuestros propósitos supondremos que IC = ICEq = 0 mA cuando IB = 0 uA (una excelente aproximación a la luz de las técnicas mejoradas de construcción), como se muestra en la figura (parte (b)). Además, supondremos VCE = vcesat = 0 V en lugar del nivel típico de 0.1 a 0.3 V.
Cuando Vi = 5 V, el transistor estará en estado "encendido" y el diseño debe asegurar que la red está completamente saturada con un nivel de IB mayor que el asociado con la curva de IB que aparece cerca del nivel de saturación. En la figura 4.52b esto requiere que IB > 50 uA. El nivel de saturación para la comente de colector del circuito de la figura 4.52a se define como:
ICsat = VCC / RC
El nivel de IB en la región activa, justo antes de que se presente la saturación puede aproximarse mediante la siguiente ecuación:
IBmáx = ICsat / ð cd
Por tanto, para el nivel de saturación, debemos asegurar que se satisfaga la condición siguiente:
IB > ICsat / ð cd
Saturación Suave
BJT saturado ligeramente
RB = (Vi - 0.7V)/IB
IB ≥ ICsat / ð mín
RB = (Vi - 0.7V)ð mín /ICsat
Saturación Dura
BJT debe saturarse para cualquier valor de beta.
ð = 10
RB = (Vi - 0.7V)10 /ICsat
Para ICsat hay que tomar en cuenta la caida de voltaje de la carga
ICsat = (VCC - Vcarga)/RC
*) Tambien hablaremos sobre los transistores FET:
Aqui hablaremos un poco sobre el duncionamientos de sus zonas:
Zonas de funcionamiento del transistor de efecto de campo (FET):
1. ZONA ÓHMICA o LINEAL: En esta zona el transistor se comporta como una resistencia variable dependiente del valor de VGS.Un parámetro que aporta el fabricante es la resistencia que presenta el dispositivo para VDS=0 (rds on), y distintos valores de VGS.
2. ZONA DE SATURACIÓN: En esta zona es donde el transistor amplifica y se comporta como una fuente de corriente gobernada por VGS
3. ZONA DE CORTE: La intensidad de drenador es nula (ID=0).
-- En este grafico veremos las sus zonas de funcionamiento:
A diferencia del transistor BJT, los terminales drenador y surtidor del FET pueden intercambiar sus papeles sin que se altere apreciablemente la característica V-I (se trata de un dispositivo simétrico).
Entre las principales aplicaciones de este dispositivo podemos destacar:
un ejemplo de circuito amplificador puede ser el siguiente:
Amplificador audio 90 W
y este es el esquema del circuito:
Utilizando solo cuatro transistores en configuración semi-complementaria este amplificador puede entregar 90W de potencia sobre una carga de 4 Ω .
La etapa de entrada esta formada por dos drivers de corriente que excitan directamente a los pares de transistores de la etapa de salida.
Estos últimos (los 2N3055) deben ser montados sobre generosos disipadores de calor a fin de preservar la vida útil de dichos dispositivos. Al ser alimentado por una fuente simple (de 80Vcc) a la salida de la etapa final, antes del altavoz, se debe colocar un condensador que bloquee el paso a la corriente continua y solo deje pasar la señal de audio.
Alimentación:
V max: simple 80V DC
I max: 2A
Componentes:
R1 47 Ω
C1 1 µF
D1 1N4001
R2 47 Ω
C2 4700 µF
D2 1N4001
R3 2.2 k Ω
Q1 2N3904
R4 2.2 k Ω
Q2 2N3906
R5 470 Ω
Q3 2N3055
R6 47 Ω
Q4 2N3055
R7 100 Ω
Q5 2N3055
R8 15 Ω
Q6 2N3055
R9 0.33 Ω
SPK altavoz 4 Ω
R10 0.33 Ω
R11 0.33 Ω
BIBLIOGRAFIA:
http://www.electronicafacil.net/circuitos/esquema22.html
http://www.cienciasmisticas.com.ar/electronica/semi/transistores/index.php
http://html.rincondelvago.com/diodos-y-transistores.html
www.fis.puc.cl/~spm/public/fiz3600/2001/mp-JorgePinochet.pdf
