Operación del Transistor

Un transistor en un circuito estará en una de estas tres condiciones:
  1. En corte (sin corriente de colector), útil para el funcionamiento como interruptor.
  2. En la región activa (algo de corriente de colector, mas de unas pocas décimas de voltio por encima del emisor), útil para aplicaciones de amplificador.
  3. En saturación (el colector unas pocas décimas de voltio por encima del emisor), elevada corriente útil para aplicaciones de "encendido".
Línea de Carga del TransistorCurvas Características
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Determinación de la Corriente de Colector

El voltaje base-emisor VBE se puede considerar como la variable de control para determinar la acción del transistor. La corriente de colector se relaciona con este voltaje por la fórmula de Ebers-Moll (a veces llamada ecuación de Shockley):

donde
La corriente de saturación es una característica particular del transistor (un parámetro el cual tiene una dependencia de la temperatura). Esta fórmula es estable sobre un amplio abanico de voltajes y corrientes. Una fórmula aún mas útil es
IC=βIB donde β se puede llamar la ganancia de corriente. El valor de β no es altamente dependiente, ya que depende de IC, VCE y la temperatura.
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Referencias
Horowitz & Hill
Sec. 2.10

Floyd
Electronic Devices, Appendix B
 
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Detalles de la Unión Base-Emisor

Algunas útiles "reglas básicas" que ayudan a comprender la acción del transistor son (de Horowitz & Hill):
  1. Un voltaje emisor-base VBE de alrededor 0,6 V "encenderá" el diodo base-emisor, y ese voltaje cambia muy poco, < +/- 0,1 V en toda la gama activa del transistor, que puede cambiar la corriente de base por un factor de 10 o más.
  2. Un aumento del voltaje base-emisor VBE de alrededor de 60 mV, aumentará la corriente del colector IC por un factor alrededor de 10.
  3. La resistencia serie efectiva de AC del emisor es alrededor de 25/IC ohmios.
  4. El voltaje base-emisor VBE es dependiente de la temperatura, disminuyendo alrededor de 2,1 mV/ºC.
  5. El voltaje base-emisor VBE varía ligeramente con el voltaje colector-emisor VCE, a corriente de colector constante IC : ΔVBE ≈ -0,001ΔVCE.
Curva de Voltaje Base-Emisor
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Referencia
Horowitz & Hill
Sec 2.10

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Acción del Transistor

Mas sobre Regiones del Transistor
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Referencia
Simpson
Cap. 5
 
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Corriente de Colector

Como resultado normal de la acción del transistor, la corriente colector-emisor es alrededor del 99% de la corriente total. A continuación se muestran los símbolos comunes para expresar las relaciones entre las corrientes del transistor.

El factor de proporcionalidad , que puede tomar valores en el rango de 20 a 200 no es constante incluso para un determinado transistor. Aumenta con grandes corrientes de emisor, porque el mayor número de electrones inyectado en la base, excede los huecos disponibles para su recombinación, de modo que la fracción que se recombina para producir la corriente de base disminuye aún mas.

Uso de la Ganancia de Corriente Beta
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Uso de la Ganancia de Corriente

Cualquier circuito que dependa de la ganancia de corriente es un mal circuito, porque ese valor varía para un determinado transistor, así como entre diferentes transistores del mismo tipo.

La ganancia de corriente es útil para el:
Diseño de Circuitos con PolarizaciónEmisor ComúnColector Común
Cálculo de ImpedanciasEmisor ComúnColector Común
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