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Tema 1b: El Transistor BJT
 Principi físic.Tipus de transistors B.J.T.
 Corba característica I(V) de entrada i sortida del NPN en emissor comú.
 Anàlisis en DC. Model en DC pel B.J.T.
 Anàlisis en A.C. Model en A.C. pel B.J.T.Circuits amplificadors amb BJT.
 B.J.T en cascada. Transistor Darlington encapsulat.
 Exercicis
Bibliografia
[1] Boylestad, Nashelsky. Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos
(Octava edición-2003), Pearson/Prentice Hall
[2] Prat, L. Circuits i Dispositius electrònics. Fonaments d’electrònica (2001),
Edicions UPC y Alfaomega Grupo Editor
Principios físicos.
Estructura interna:
Símbolos
Cuando consideramos la estructura física del transistor (NPN), en la zona de carga espacial de la unión
emisora circulan unas corrientes de huecos y electrones que obedecen a la ley del diodo. A consecuencia
de la polarización directa, el emisor inyectará muchos electrones a la región P de la base y serán atraidos
hacia el fuerte campo eléctrico del colector.
Sobre una estructura
NPN “polarizada”
Comportamiento idealizado del transistor bipolar
Corrientes externas con el transistor polarizado
IE  IB  IC 

  Relaciones más importante s en la región de trabajo activa.
IC    I B 
   es " el factor de amplificac ión".
Convenio de tensiones y corrientes
NPN
VCE  VBE  VCB
PNP
VEC  VEB  VBC
Características I-V
Sobre la configuración de emisor común
Características de entrada
(diodo)
I B  f (VBE )
Características de salida
I C  f (VCE )
Modelo en continua según modo de trabajo
IC    IB
IB  0
VCE  (VCEsaturación  0,2V)
VBE  0,7 V
IC    I B
IB  0
VCE  (VCEsaturación  0,2V)
VBE  0,7 V
IC  0
IB  0
VBE  0,7V
VBC  0,7V
Análisis en DC de circuitos con transistores bipolares
El objetivo del análisis en DC es conocer las tensiones en los nudos del circuito y las corrientes que circulan
por sus elementos. En particular, calcular tres corrientes, IE, IB, IC y tres tensiones, VBE, VCE, VCB. El punto de
trabajo Q es IC y VCE .
Ejercicio
Dado el circuito de la fig 1 encontrar el punto de trabajo Q(VCEQ , IC ) con los datos del transistor que se dan.
Thevenin 
15V
 5K  5V
15K
 10K // 5K  3,3K
VTH 
R TH
tensiones en V y resistenci as en K :
En la entrada (malla de base) 
5  3,3  I B  VBE  I E  2
IC    IB 
  I E  (1  )  I B
I E  IC  I B 
Re lación entre I C e I E 
IC    IB 
 1
 IC
  IE 
IE  IB  IC 

Si   1 (como es normal)  I E  I C
En la salida (malla de colector) 
15  3  I C  VCE  2  I E 
  15  5  I C  VCE
IE  IC

V
o bien : I C   CE  3
5
que es la " recta de carga en continua" (rcc)
5  3,3  I B  VBE  (1  )  I B  (con los datos) 
I B  20,9A
I C    I B  100  20,9A  2,09mA
6
Ejercicio
Indicar en que zona de trabajo se encuentra el transistor de la figura.
Comprobamo s la tensión de base. Sin el efecto diodo de la base del transisto r :
10V  5V
10K  5V  2,5V  0,7V.  El transisto r podría estar en la zona activa o en
20K
la zona de saturación . 
VBs 
Corriente de base (con VBE  0,7V) 
I B  I1  I 2 
10V  0,7V  5V  0,7V

 0,36mA
10K
10K
Hipótesis : si el transisto r está en la zona de saturación  VCEsat  0,2V  I Csat 
10V - 0,2V
 9,8mA
1K
como   I B  50  0,36mA  18mA entonces 
  I B  I Csat es decir, 18mA  9,7mA  El transisto r está efectivame nte en la zona de saturación .
7
Modelo en AC para el BJT
Análisis en pequeña señal: Circuito incremental y ganancia
Cuando los incrementos son de pequeña amplitud, se puede considerar que el circuito
incremental del transistor es lineal. Se le denomina también modelo de pequeña señal.
a) Modelo del transistor en activa. b) Modelo de pequeña señal del transistor
Modelo equivalente en señal
Aplicación en E.C.
r
:Resistencia dinámica del diodo
Base-emisor
Ganacia de tensión
Circuito amplificador
r 
VT
I BQ
Ejercicio
Encontrar el punto de trabajo Q(ICQ ,VCEQ ) en continua y las ganancias de tensión Gv , corriente Gi
e impedancia de entrada zi.
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Análisis en continua:
Capacidades con valor que
tienden a infinito en continua
son circuitos abiertos.
Circuito en continua
Thevenin 
En la malla de base 
VTH 
1,4  1,85K  I B  0,7  0,2K  I C
R TH
IC    IB
9V
 2,2K  1,4V
12K  2,2K
 12K // 2,2K  1,85K
con I C  I E
(  50)
I BQ  60A
I CQ  3mA
En la malla de colector 
9  1K  I C  0,2K  I E  VCE
con I C  I E 
VCE
9V

que es la recta de carga en continua (rcc)
1,2K 1,2K
como I C  3mA  VCEQ  5,4V
IC  
Análisis en alterna:
(pequeña señal)
Modelo incremental con ro
∞
Ganancia de tensión (G V ) 
GV 
vo
  i b  0,5K
50


 0,5K  25
vi
i b  r
1K
Ganancia de corriente( G I ) 
El signo negativo indica
que la señal de salida
está desfasada 180º con
respecto a la señal de
entrada
v i 1K
1K
50 1K




   ib 

io
r 2K
2
K
1
K
2K  16,2
GI  


1
1
ii
 1
 1
1
1

v i  
 
v i  
 
1,85K 1K
 1,85K r 
 1,85K r 
Impedancia de entrada(z i ) 
zi 
vi
 R TH // r  1,85K // 1K  0,65K
ii
12
Con los datos del ejercicio :
(corriente s en mA , tensiones en V y resistenci as en K)
Recta de carga en alterna (rca)
Recta de carga en continua (rcc)
Concepto de margen dinámico de salida
punto de trabajo Q  I CQ  3mA , VCEQ  5,4V
v CE
 13,8
0,5
V
rcc  I C   CE  7,5
1,2
rca  i C  
Recta de carga en alterna (rca)
Gráficamente
v ce

R C // R L 

i C  I CQ  i c

v CE  VCEQ  v ce 

ic  
rca  i C  I CQ 
VCEQ  v CE
R C // R L
Recta de carga en continua (rcc)
en la gráfica se observa 
VCC  I C  (R C  R E )  VCE 
rcc  I C  
VCE
VCC

RC  RE RC  RE
v CEsat  VCEQ  VCEsat


v CEcorte  I CQ  (R C // R L )
v CEsat  5,2V
v CEcorte  1,5V
RESTRINGE LA
DINAMICA
Con los datos que tenemos en el ejercicio como se comportará el amplificador ?
restricció n de la dinámica  v CEcorte  1,5V  v o máx  1,5V 

vo

GV 
 25

vi

Situación dinámica ideal: Máxima Excursión Simétrica (MES)


v CEcorte  I CQ  (R L // R C )
v CEsat  VCEQ  VCEsat
Para conseguir Máxima Excursión Simétrica es necesario que 
v CEsat  v CEcorte 
VCEQ  VCEsat  I CQ  (R L // R C )
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Configuraciones compuestas: Conexión cascada y Transistor
Darlington
Un amplificador multietapa es una conexión en cascada:
Ejemplo:
Etapa 1 (Gv1)
Etapa 2 (Gv2)
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Ejercicio
Encontrar la ganancia en tensión Gv
del siguiente circuito:
Modelo equivalente incremental en pequeña señal:
(capacidades que tienden a infinito son cortocircuito y tensiones en continua a masa)
(observar que RTH1=R1//R2 y RTH2=R3//R4)
Análisis:
Etapa 1 (G V1 ) 
v o1
  i b1  (R C1 // z i 2 ) 

v o1
  i b1  (R C1 // R TH 2 // r )
50  (1K // 1,85K // 1K )

vi
i b1  r


 19,7
  G V1 
v
i

r
1
K
i
b1 

z i 2  R TH 2 // r

Etapa 2 (G V2 ) 
G V1 
G V2 
vo
  i b 2  (R C 2 // R L )
50  (1K // 100)


 5
v o1
i b 2  r
1K
Ganancia total G V 
vo
 G V1  G V2  (19,7)  (5)  98,5
vi
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Transistor Darlington encapsulado
D= 8000, VBE= 1.6 V
I C  1  2  I B  D  I B
VBE
VCE


 VBE1  VBE 2

 VCE 2  VCE1  VBE 2 

Ejercicio
Dibujar recta de carga y determinar punto de reposo Q.
Datos: VCC= 12 V, VBE= 0,7 V, = 140, ro= 30 k
Ejercicio
Determine los niveles de reposo ICQ y VCQ para = 90 y para = 150.
b) Comente la diferencia que encuentra en los resultados
c) ¿Afecta al circuito significativamente este aumento de la ?
Malla de colector 
Análisis en continua
con I E  I C

1

VCC  (I B  I C )  R C  R E  I C  VCE   VCC  (  1)  I C  R C  R E  I C  VCE 


con I C    I B

como   1  VCC  (R C  R E )  I C  VCE 
recta de carga en continua (rcc)  I C  
VCE
VCC

(R C  R E ) (R C  R E )
VCE  VCC  (R C  R E )  I C
Obser var que : VCE  VC  VE es decir :
VC  VCC  R C  I C [1]
VE  R E  I C
circuito en continua
Malla de base 
IC
R
 R 1  I C  R E  VBE  ( 1  R E )  I C  VBE [2]


R
igualando [1] y [2]  VCC  R C  I C  ( 1  R E )  I C  VBE 

VCC  VBE
IC 
Observar que aunque haya grandes
R
(R C  R E  1 )
variaciones de  las variaciones de

VC  I B  R 1  I C  R E  VBE 
IC y VCE son relativamente pequeñas
con los datos del ejercicio :
10V  0,7 V
 1mA ; VCE  10V  (4,7 K  1,2K ) 1mA  4,1V
255K
(4,7 K  1,2K 
)
90
10V  0,7 V
  150  I C 
 1,2mA ; VCE  10V  (4,7 K  1,2K ) 1,2mA  2,92V
255K
(4,7 K  1,2K 
)
150
  90  I C 