Polarización de transistores

El sesgo es el proceso de proporcionar voltaje de CC que ayuda en el funcionamiento del circuito. Un transistor se basa para hacer que la unión de la base del emisor esté polarizada hacia adelante y la unión de la base del colector polarizada hacia atrás, de modo que se mantenga en la región activa, para que funcione como un amplificador.

En el capítulo anterior, explicamos cómo un transistor actúa como un buen amplificador, si tanto la sección de entrada como la de salida están polarizadas.

Polarización de transistores

El flujo adecuado de corriente de colector de señal cero y el mantenimiento del voltaje de colectorremisor adecuado durante el paso de la señal se conoce como Transistor Biasing. El circuito que proporciona polarización de transistores se denominaBiasing Circuit.

Necesidad de polarización de CC

Si se da una señal de voltaje muy pequeño a la entrada de BJT, no se puede amplificar. Porque, para que un BJT amplifique una señal, se deben cumplir dos condiciones.

  • El voltaje de entrada debe exceder cut-in voltage para que el transistor sea ON.

  • El BJT debe estar en el active region, para ser operado como un amplifier.

Si las fuentes externas proporcionan tensiones y corrientes de CC apropiadas a través de BJT, de modo que BJT funcione en la región activa y superponga las señales de CA que se amplificarán, entonces este problema puede evitarse. El voltaje y las corrientes de CC dados se eligen de modo que el transistor permanezca en la región activa durante todo el ciclo de CA de entrada. Por lo tanto, se necesita polarización de CC.

La siguiente figura muestra un amplificador de transistor provisto con polarización de CC en los circuitos de entrada y salida.

Para que un transistor funcione como un amplificador fiel, el punto de funcionamiento debe estabilizarse. Echemos un vistazo a los factores que afectan la estabilización del punto de operación.

Factores que afectan el punto de operación

El principal factor que afecta el punto de funcionamiento es la temperatura. El punto de funcionamiento cambia debido al cambio de temperatura.

A medida que aumenta la temperatura, los valores de I CE , β, V BE se ven afectados.

  • I CBO se duplica (por cada 10 o aumento)
  • V BE disminuye en 2,5 mv (por cada 1 o aumento)

Por tanto, el principal problema que afecta al punto de funcionamiento es la temperatura. Por tanto, el punto de funcionamiento debe ser independiente de la temperatura para lograr la estabilidad. Para lograr esto, se introducen circuitos de polarización.

Estabilización

El proceso de hacer que el punto de operación sea independiente de los cambios de temperatura o variaciones en los parámetros del transistor se conoce como Stabilization.

Una vez que se logra la estabilización, los valores de I C y V CE se vuelven independientes de las variaciones de temperatura o el reemplazo del transistor. Un buen circuito de polarización ayuda a estabilizar el punto de operación.

Necesidad de estabilización

La estabilización del punto de operación debe lograrse debido a las siguientes razones.

  • Dependencia de la temperatura de I C
  • Variaciones individuales
  • Escapes térmicos

Entendamos estos conceptos en detalle.

Dependencia de la temperatura de I C

Como la expresión para la corriente de colector I C es

$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$

$$ = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$

La corriente de fuga del colector I CBO está muy influenciada por las variaciones de temperatura. Para salir de esto, las condiciones de polarización se establecen de modo que la corriente del colector de señal cero I C = 1 mA. Por lo tanto, el punto de funcionamiento debe estabilizarse, es decir, es necesario mantener constante I C.

Variaciones individuales

Como el valor de β y el valor de V BE no son iguales para todos los transistores, siempre que se reemplaza un transistor, el punto de operación tiende a cambiar. Por tanto, es necesario estabilizar el punto de funcionamiento.

Escapes térmicos

Como la expresión para la corriente de colector I C es

$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$

$$ = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$

El flujo de corriente del colector y también la corriente de fuga del colector provocan la disipación de calor. Si el punto de funcionamiento no se estabiliza, se produce un efecto acumulativo que aumenta esta disipación de calor.

La autodestrucción de un transistor tan desestabilizado se conoce como Thermal run away.

Para evitar thermal runawayy la destrucción del transistor, es necesario estabilizar el punto de operación, es decir, mantener constante I C.

Factor de estabilidad

Se entiende que I C debe mantenerse constante a pesar de las variaciones de I CBO o I CO . El grado en el que un circuito de polarización logra mantener esto se mide porStability factor. Se denota porS.

Por definición, la tasa de cambio de la corriente del colector I C con respecto a la corriente de fuga del colector I CO a β e I B constantes se llamaStability factor.

$ S = \ frac {d I_C} {d I_ {CO}} $ en constantes I B y β

Por lo tanto, podemos entender que cualquier cambio en la corriente de fuga del colector cambia en gran medida la corriente del colector. El factor de estabilidad debe ser lo más bajo posible para que la corriente del colector no se vea afectada. S = 1 es el valor ideal.

La expresión general del factor de estabilidad para una configuración CE se puede obtener como se indica a continuación.

$$ I_C = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CO} $$

Al diferenciar la expresión anterior con respecto a I C , obtenemos

$$ 1 = \ beta \ frac {d I_B} {d I_C} + (\ beta + 1) \ frac {d I_ {CO}} {dI_C} $$

O

$$ 1 = \ beta \ frac {d I_B} {d I_C} + \ frac {(\ beta + 1)} {S} $$

Dado que $ \ frac {d I_ {CO}} {d I_C} = \ frac {1} {S} $

O

$$ S = \ frac {\ beta + 1} {1 - \ beta \ left (\ frac {d I_B} {d I_C} \ right)} $$

Por lo tanto el factor de estabilidad S depende de β, I B y C .