/ / Tutorial de transistor NPN - El transistor NPN bipolar

Tutorial de Transistor NPN - El Transistor NPN Bipolar

Transistores

En el tutorial anterior vimos que el estándar Transistor bipolar o BJT, viene en dos formas básicas. Un NPN (nortepor ejemploPAGositivo-nortetipo) y un PNP (<b ">PAG</b>ositivo-nortepor ejemploPAGositivo) tipo.

La configuración de transistor más utilizada es la Transistor NPN. También aprendimos que las uniones del transistor bipolar se pueden desviar de una de tres formas diferentes: Base común, Emisor común y Coleccionista común.

En este tutorial sobre transistores bipolares veremos más de cerca la configuración del "Emisor común" utilizando el Transistor bipolar NPN A continuación se muestra un ejemplo de la construcción de un transistor NPN junto con las características de flujo de corriente de los transistores.

Una configuración de transistor NPN bipolar

configuración de transistor npn bipolar

(Nota: la flecha define el emisor y el flujo de corriente convencional, "fuera" para un transistor NPN bipolar).

La construcción y los voltajes terminales para un transistor NPN bipolar se muestran arriba. La tensión entre la base y el emisor (VSER ), es positivo en la Base y negativo en la Base.Emisor, porque para un transistor NPN, el terminal Base siempre es positivo con respecto al Emisor. También la tensión de alimentación del colector es positiva con respecto al emisor (VCE ). Por lo tanto, un transistor NPN bipolar para conducir el Colector siempre es más positivo con respecto a la Base y al Emisor.

transistor bipolar npn
</p>

Conexión de Transistor NPN

Luego, las fuentes de voltaje se conectan a un transistor NPN como se muestra. El colector está conectado a la tensión de alimentación VCC a través de la resistencia de carga, RL, que también actúa para limitar la corriente máxima que fluye a través del dispositivo. La tensión de alimentación base Vsegundo está conectado a la base de resistencia Rsegundo, que nuevamente se usa para limitar la corriente de base máxima.

Así que en un Transistor NPN es el movimiento deportadores de corriente negativa (electrones) a través de la región base que constituye la acción del transistor, ya que estos electrones móviles proporcionan el enlace entre los circuitos del colector y el emisor. Este enlace entre los circuitos de entrada y salida es la característica principal de la acción del transistor porque las propiedades de amplificación de los transistores provienen del control consiguiente que la Base ejerce sobre la corriente del Colector al Emisor.

Entonces podemos ver que el transistor es una corriente.dispositivo operado (modelo Beta) y que una gran corriente (Ic) fluye libremente a través del dispositivo entre el colector y los terminales del emisor cuando el transistor se enciende "completamente ENCENDIDO". Sin embargo, esto solo sucede cuando una pequeña corriente de polarización (Ib) fluye hacia el terminal base del transistor al mismo tiempo, lo que permite que la Base actúe como una especie de entrada de control de corriente.

La corriente en un transistor NPN bipolar es la relación de estas dos corrientes (Ic / Ib), llamada DC ganancia de corriente del dispositivo y se le da el símbolo de hfe o hoy en día Beta, (β).

El valor de β puede ser grande hasta 200 paratransistores estándar, y es esta gran proporción entre Ic y Ib lo que hace que el transistor NPN bipolar sea un dispositivo amplificador útil cuando se usa en su región activa, ya que Ib proporciona la entrada y Ic proporciona la salida. Tenga en cuenta que Beta no tiene unidades ya que es una proporción.

Además, la ganancia de corriente del transistor desde elEl terminal colector al terminal del emisor, Ic / Ie, se llama Alpha, (α), y es una función del propio transistor (electrones que se difunden a través de la unión). Como la corriente del emisor Ie es la suma de una corriente de base muy pequeña más una corriente de colector muy grande, el valor de alfa (α) es muy cercano a la unidad, y para un transistor de señal de baja potencia típico, este valor varía de aproximadamente 0.950 a 0.999

Relación α y β en un transistor NPN

npn transistor alfa beta relación

Al combinar los dos parámetros α y β podemos producir dos expresiones matemáticas que dan la relación entre las diferentes corrientes que fluyen en el transistor.

transistor alfa y beta relación

Los valores de Beta varían de aproximadamente 20 para altoTransistores de potencia de corriente a más de 1000 para transistores bipolares de alta frecuencia de baja potencia. El valor de Beta para la mayoría de los transistores NPN estándar se puede encontrar en las hojas de datos del fabricante, pero generalmente oscila entre 50 y 200.

La ecuación anterior para Beta también puede serreorganizado para hacer Ic como el sujeto, y con una corriente de base cero (Ib = 0), la corriente de colector resultante Ic también será cero, (β * 0). Además, cuando la corriente de base es alta, la corriente de colector correspondiente también será alta, lo que dará como resultado que la corriente de base controle la corriente de colector. Una de las propiedades más importantes de la Transistor de unión bipolar es que una pequeña corriente de base puede controlar una corriente de colector mucho más grande. Considere el siguiente ejemplo.

Transistor NPN Ejemplo No1

Un transistor NPN bipolar tiene una ganancia de corriente CC, valor (Beta) de 200. Calcule la corriente de base Ib necesaria para conmutar una carga resistiva de 4 mA.

corriente base de transistor npn

Por lo tanto, β = 200, Ic = 4mA e Ib = 20µA.

Otro punto para recordar Transistores NPN Bipolares. El voltaje del colector, (Vc) debe ser mayory positivo con respecto al voltaje del emisor, (Ve) para permitir que la corriente fluya a través del transistor entre las uniones colector-emisor. Además, hay una caída de voltaje entre la Base y el terminal del Emisor de aproximadamente 0.7V (caída de voltio de un diodo) para dispositivos de silicio, ya que las características de entrada de un Transistor NPN son de un diodo polarizado hacia adelante.

Entonces, la tensión de base (Vbe) de un transistor NPN debe ser mayor que este 0.7V, de lo contrario, el transistor no conducirá con la corriente de base indicada como.

npn transistor base actual formula

Dónde: Ib es la corriente de base, Vb es la tensión de polarización de la base, Vbe es la caída de voltaje del emisor de la base (0.7v) y Rb es la resistencia de entrada de la base. Aumentando Ib, Vbe aumenta lentamente a 0.7V pero Ic aumenta exponencialmente.

Transistor NPN Ejemplo No2

Un transistor NPN tiene un voltaje de polarización de base de CC, Vb de 10v y una resistencia de base de entrada, Rb de 100kΩ. Cuál será el valor de la corriente de base en el transistor.

base de calculo actual

Por lo tanto, Ib = 93µA.

La configuración del emisor común

Además de ser utilizado como un interruptor semiconductor para activar o desactivar las corrientes de carga mediante el control de la señal de Base al transistor en sus regiones de saturación o corte, Transistores NPN Bipolares También se puede usar en su región activa para producir un circuito que amplifique cualquier pequeña señal de CA aplicada a su terminal Base con el emisor conectado a tierra.

Si una tensión de "polarización" de CC adecuada es en primer lugaraplicado a los transistores Base terminal, lo que le permite operar siempre dentro de su región activa lineal, se produce un circuito amplificador inversor denominado amplificador de emisor común de una sola etapa.

Uno de tales Amplificador de emisor común La configuración de un transistor NPN se llamaAmplificador de clase A. Una operación de "amplificador de clase A" es aquella en la que el terminal de base de los transistores está polarizado de tal manera que desvía la unión de la base del emisor.

El resultado es que el transistor es siempreopera a medio camino entre sus regiones de corte y saturación, lo que permite que el amplificador del transistor reproduzca con precisión las mitades positivas y negativas de cualquier señal de entrada de CA superpuesta a este voltaje de polarización de CC.

Sin este “Voltaje de polarización” solo la mitad de laLa forma de onda de entrada sería amplificada. Esta configuración de amplificador de emisor común que usa un transistor NPN tiene muchas aplicaciones, pero se usa comúnmente en circuitos de audio como las etapas de amplificador de potencia y preamplificador.

Con referencia a la configuración de emisor común que se muestra a continuación, una familia de curvas conocida como Curvas de características de salida, relaciona la corriente del colector de salida, (Ic) ala tensión del colector, (Vce) cuando diferentes valores de la corriente de base, (Ib). Las curvas de características de salida se aplican al transistor para transistores con el mismo valor β.

También se puede dibujar una “Línea de carga” de CC en elCurvas de características de salida para mostrar todos los puntos operativos posibles cuando se aplican diferentes valores de la corriente base. Es necesario configurar el valor inicial de Vce correctamente para permitir que el voltaje de salida varíe tanto hacia arriba como hacia abajo al amplificar las señales de entrada de CA y esto se denomina configuración del punto de operación o punto de reposo. Punto Q para abreviar y esto se muestra a continuación.

Circuito de amplificador común de una etapa

amplificador de emisor común

Curvas de características de salida de un transistor bipolar típico

características del colector de transistores

El factor más importante a notar es el efecto.de Vce sobre la corriente de colector Ic cuando Vce es mayor que aproximadamente 1.0 voltios. Podemos ver que Ic no se ve afectado en gran medida por cambios en Vce por encima de este valor y, en cambio, está casi completamente controlado por la corriente de base, Ib. Cuando esto sucede, podemos decir que el circuito de salida representa el de una "Fuente de corriente constante".

También se puede ver desde el emisor común.El circuito por encima de esa corriente de emisor Ie es la suma de la corriente de colector, Ic y la corriente de base, Ib, sumadas, por lo que también podemos decir que Ie = Ic + Ib para la configuración del emisor común (CE).

Al utilizar las curvas de características de salida en nuestro ejemplo anterior y también la Ley de Ohm, la corriente que fluye a través de la resistencia de carga, (RL ), es igual a la corriente del colector, Ic entrandoel transistor que a su vez corresponde a la tensión de alimentación, (Vcc) menos la caída de tensión entre el colector y los terminales del emisor, (Vce) y se da como:

npn corriente de colector de transistor

Además, una línea recta que representa la Línea de carga dinámica del transistor se puede dibujar directamente en el gráfico de curvas arriba desde el punto de "Saturación" (A) cuando Vce = 0 hasta el punto de "Corte" (B) cuando Ic = 0 lo que nos da el "Funcionamiento" o Punto Q del transistor. Estos dos puntos están unidos por una línea recta y cualquier posición a lo largo de esta línea recta representa la "Región activa" del transistor. La posición real de la línea de carga en las curvas de características se puede calcular de la siguiente manera:

npn transistor línea de carga

Entonces, el colector o las curvas de características de salida para Transistores comunes del emisor NPN se puede usar para predecir la corriente del colector, Ic, cuando se da Vce y la corriente base, Ib. También se puede construir una línea de carga sobre las curvas para determinar un Punto Q que se puede ajustar mediante el ajuste de la corriente de base. La pendiente de esta línea de carga es igual a la recíproca de la resistencia de carga que se da como: -1 / RL

Entonces podemos definir una Transistor NPN como normalmente "OFF" pero una pequeña corriente de entraday un pequeño voltaje positivo en su Base (B) en relación con su Emisor (E) lo pondrá en "ON" permitiendo que fluya una corriente de Emisor-Emisor mucho mayor. Los transistores NPN conducen cuando Vc es mucho mayor que Ve.

En el siguiente tutorial sobre Transistores bipolares, veremos la forma opuesta o complementaria de la Transistor NPN llamado el Transistor PNP y mostrar que el PNPEl transistor tiene características muy similares al transistor NPN bipolar, excepto que las polaridades (o polarización) de las direcciones de corriente y voltaje están invertidas.

Comentarios (0)
Añadir un comentario