Amplificador en Emisor Comun

MARCO TEÓRICO

Transistor Es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El termino ¨transistor¨ es la contracción en ingles de transfer resistor (resistencia de transferencia). Actualmente se encuentra prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario. Transistor bipolar El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales -emisor, colector y base, que, atendiendo a su fabricación, puede ser de dos tipos: NPN y PNP. En la figura 1 se encuentran los símbolos de circuito y nomenclatura de sus terminales. La forma de distinguir un transistor de tipo NPN de un PNP es observando la flecha del terminal de emisor.

Figura 1: símbolos

En un NPN esta flecha apunta hacia fuera del transistor; en un PNP la flecha apunta hacia dentro. Además, en funcionamiento normal, dicha flecha indica el sentido de la corriente que circula por el emisor del transistor. Estructura física El transistor bipolar es un dispositivo formado por tres regiones

semiconductoras, entre las cuales se forman unas uniones (uniones PN). En la

figura 2 observamos el aspecto útil para análisis de un transistor bipolar. Siempre se ha de cumplir que el dopaje de las regiones sea alterno, es decir, si el emisor es tipo P, entonces la base será tipo N y el colector tipo P. Esta estructura da lugar a un transistor bipolar tipo PNP. Si el emisor es tipo N, entonces la base será P y el colector N, dando lugar a un transistor bipolar tipo NPN. Figura 2: Estructura de El transistor se fabrica sobre un substrato de un transistor bipolar

silicio, en el cual se difunden impurezas, de forma que se obtengan las tres regiones antes mencionadas. En la figura 3 vemos el aspecto típico de un transistor bipolar real, de los que se encuentran en cualquier circuito integrado. Figura 3: se difunden Sobre una base n (substrato que actúa como colector), Estructura de regiones p y n+, en las que se ponen los contactos de emisor yreal base. un transistor

Es de señalar que las dimensiones reales del dispositivo son muy importantes para el correcto funcionamiento del mismo.

Obsérvese la figura 4, en ella se pretende dar una idea de las relaciones de tamaño que deben existir entre las tres regiones para que el dispositivo cumpla su misión. Figura 4: dimensiones de un transistor

 El emisor ha de ser una región muy dopada (de ahí la indicación p+). Cuanto más dopaje tenga el emisor, mayor cantidad de portadores podrá aportar a la corriente.  La base ha de ser muy estrecha y poco dopada, para que tenga lugar poca recombinación en la misma, y prácticamente toda la corriente que proviene de emisor pase a colector, como veremos más adelante. Además, si la base no es estrecha, el dispositivo puede no comportarse

como un transistor, y trabajar como si de dos diodos en oposición se tratase.  El colector ha de ser una zona menos dopada que el emisor. Las características de esta región tienen que ver con la recombinación de los portadores que provienen del emisor.

El transistor bipolar como amplificador en emisor común El amplificador con transistor bipolar en emisor común, es uno de los más utilizados, debido a sus elevadas ganancias tanto de tensión como de corriente, como al hecho de tener unas impedancias de entrada y salida con valores intermedios, lo que le hace ideal para etapas intermedias. El punto de partida del amplificador en emisor común es el conocido circuito autopolarizado en emisor común con resistencia de emisor que se puede apreciar en la figura siguiente, al que se añaden tres condensadores adicionales.

Figura 5: Etapa de amplificación en emisor común

Los condensadores C1 y C2 son los condensadores de acoplo. Se usan para acoplar (o sea conectar) el amplificador con las etapas anterior y posterior. ¿Por qué se usan condensadores y no se hace la conexión

directamente? Porque por una conexión directa circula cualquier tipo de señal además de la señal a amplificar, como por ejemplo la corriente de polarización que circula por R1 y R2 y fija el punto de trabajo del transistor. Esto es algo que no nos podemos permitir, ya que el punto de trabajo variará en función de la impedancia de entrada o salida que pongamos. Sin embargo los condensadores, al tener una impedancia variable de manera decreciente con la frecuencia (∞ para continua, 0 para una frecuencia lo suficientemente alta), permitirán que la tensión en la base (o el colector) permanezca estable y dejarán pasar la señal a amplificar (alterna) como si de un conductor se tratase. CE es el condensador de desacoplo. Se usa para desacoplar (o sea desconectar) la resistencia de emisor. Para contestar a la pregunta de por qué queremos desconectar dicha resistencia, lo primero que debemos hacer es recordar por qué la incluimos en el montaje. Los transistores bipolares tienen una ganancia de corriente β o hfe muy inestable frente a variaciones de temperatura o de componente, pudiendo llegar a duplicarse. De hecho, para el transistor de la figura, en las hojas de características lo único que nos dice el fabricante sobre la ganancia es que está en el intervalo 200 – 450. La resistencia de emisor proporciona estabilidad al punto de trabajo frente a estas variaciones, pero limita mucho la ganancia. Al incluir el condensador de desacoplo, se mantiene la estabilidad del punto de trabajo (ya que la corriente continua seguirá pasando por RE) pero se aumenta la ganancia de la alterna al comportarse el condensador como un cortocircuito para la señal de alterna, haciendo desaparecer RE.

Análisis en continua Consideremos que en el circuito amplificado de la figura 5 el régimen es de continua. Por lo indicado sobre los condensadores el circuito equivalente a los que se muestra en la figura 6, donde en el circuito de la derecha se ha sustituido la red a la entrada por su equivalente Thevenin, siendo:

Figura 6: Amplificador en emisor común en continua

En un amplificador el transistor bipolar debe operar en la zona activa directa. Por lo tanto podemos estimar el punto de operación suponiendo que esa es la región en que esta polarizado (si no es así llegaremos a resultados absurdos). Asumiendo que la ganancia es corriente en emisor común, β, es lo suficientemente grande, podemos despreciar, en

primera aproximación la corriente de base en nuestro calculo y escribir

que especifican el punto de operación. Bibliografía: 

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor#Transistor_de_uni.C3.B3n_bi polar



http://www.iuma.ulpgc.es/users/jrsendra/Docencia/Electronica/PDF/ Laboratorio/Practica_6.pdf



http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema5.pdf