Aplicaciones BJT

Transistores de potencia están encontrando creciente popularidad en aplicaciones de baja a media potencia. Un transistor de potencia tiene ganancia de intensidad baja y requiere una unidad de base continua en el estado en condiciones, pero no requiere de alimentación forzada transistores commutations.Circuitry puede ser utilizado en la conmutación de alta frecuencia, lo que permite reducción de tamaño de los componentes electromagnéticos y pueden proporcionar una protección límite de corriente por el transistor circuit.Power unidad base no puede soportar una tensión inversa y la aplicación se limita a un voltaje de CC para inversores y helicópteros.

A transistor is a three layer pnp or npn semiconductor device having two junctions.This type of transistors is know as bipolar junction transistor(BJT).The structure and symbol of npn transistor is shown below. Un transistor es un pnp capa de tres o dispositivo npn semiconductores con dos junctions.This tipo de transistores que se conoce como el transistor de unión bipolar (BJT). La estructura y el símbolo del transistor npn se muestra a continuación.

The three terminals of the device are called the collector (c), the base (B) and the emitter (E). Las tres terminales del dispositivo se llama el colector (c), la base (B) y el emisor (E). The collector ans Emitter terminals are connected to the main power circuit, the base terminal is connected to control signal. El colector emisor ans terminales están conectadas al circuito de alimentación principal, la terminal de base está conectada a la señal de control.

Transistors can be operated in the switching mode. Los transistores pueden funcionar en el modo de conmutación. If base current I _B is zero transistor is in an off state and behaves as a switch.On the other hand,if the base is driven hard,ie if the base current I _B is sufficient to drive the transistor into saturation,then the transistor behaves as a closed switch. Si la corriente de base I _B es cero transistor se encuentra en un estado de desconexión y se comporta como un switch.On Por otra parte, si la base se excita demasiado, es decir, si la corriente de base _B que es suficiente para conducir el transistor a la saturación, el transistor se comporta como un interruptor cerrado.

The transistor is a current driven device.The base current determines whether it is in on state or off state.To keep the device in on state,there should be a sufficient base current. El transistor es un corriente de base device.The actual impulsado determina si está en el estado o fuera de state.To mantener el dispositivo en el estado, debe haber una corriente de base suficiente.

Transistor with high voltage and current ratings are known as power transistors. The current gain of power transistors (I _C /I _B ) can be as low as 10.For eg. Transistor de alto voltaje y de intensidad son conocidos como transistores de potencia. El aumento actual de los transistores de potencia (I _C / _B I) puede ser tan bajo como 10.For por ejemplo. base current of 10A is required for 100A of collector current. base actual de 10A se requiere para 100 A de corriente de colector.

Power transistors switch on and off much faster than thyristors.They may switch on in less than 1μs and turnoff in less than 2μs.Therefore power transistors can be used in applications where frequency is as high as 100kHz.These devices are very delicate.They fail under certain high voltage and high current conditions.They should be operated within its specified limits,known as safe operating area (50A). transistores de potencia encienden y se apagan mucho más rápido que puede cambiar el thyristors.They en menos de 1μs y desvío en menos de 2μs.Therefore transistores de potencia se puede utilizar en aplicaciones donde la frecuencia es tan alta como dispositivos 100kHz.These son muy delicate.They no en alta tensión y algunos conditions.They alta corriente debe ser operado dentro de los límites especificados, conocido como el área de operación segura (50A).

The output characteristics of CE configuration is as shown below Las características de salida de la configuración del CE es, como se muestra a continuación

The characteristics depict the relation between collector current (I _C ) and collector to emitter voltage (V _CE ) for different values of base current.These characteristics is of npn transistor.These characteristics have three regions ie active region,saturation and cut off region. Las características describen la relación entre la intensidad de colector (I _C) y el colector a la tensión de emisor (V _CE) para diferentes valores de características current.These base es de características transistor.These npn tienen tres regiones es decir, región activa, saturación y corte región.

The input characteristics depicts the relationship between base current I _B and emitter to base voltage for different values of collector to emitter voltage V _CE. Las características de entrada representa la relación entre corriente de base I _B y el emisor a la tensión de base para diferentes valores de tensión de colector al emisor V _CE.

The input characteristics is shown in the figure below Las características de entrada se muestra en la siguiente figura

The VI characteristics(output characteristics of power npn transistor is shown in figure below Las características VI (características de salida del transistor de potencia npn se muestra en la imagen

As in the case of lower power BJT,this characteristics depict the relationship between collector current( I _C ) and collector to emitter voltage (V _CE ) for different values of base current I _B. Al igual que en el caso de los BJT de menor consumo, estas características representan la relación entre la intensidad de colector (I _C) y el colector a la tensión de emisor (V _CE) para diferentes valores de corriente de base I _B.

It is seen that these characteristics have some special features very different from those for lower power BJT.These features are as follows. Se ve que estas características tienen algunas características especiales muy diferentes a las de menor consumo de energía BJT.These características son las siguientes.

1. 1. For substantial values of collector current,there is maximum value of collector emitter voltage which the device can sustain,it is denoted as BVsus in above figure.If I _B = 0 the maximum voltage which can be sustained by the device increases to BV _CEO .(The voltage (V _CE ) when the base is open circuited).The voltage BV _CBO is the breakdown voltage when the emitter is open circuited. Para los valores sustanciales de la corriente de colector, existe un valor máximo de tensión colector emisor que el dispositivo puede sostenerse, como se denota en BVsus anterior figure.If I _B = 0, la tensión máxima que puede ser sostenida por los aumentos dispositivo BV _CEO. (El voltaje (V _dC) cuando la base esté en circuito abierto). La tensión BV _CBO es la tensión de ruptura cuando el emisor está en circuito abierto.

2. 2. The primary breakdown is due to the avalanche breakdown of CB junction.In this region the current and the power dissipation can be very high.Therefore this region should be avoided. El reparto principal se debe a la ruptura por avalancha de junction.In CB esta región la corriente y la disipación de potencia puede ser muy high.Therefore esta región debe ser evitado.

3. 3. In the region marked second breakdown,The CE voltage decreases substantially and the collector current is high.This region is due to thermal runaway .A cumulative process occurs in this region and the device gets destroyed.In this breakdown,power dissipation is not uniformly spread over the entire volume of the transistor but is rather restricted to highly localized areas.Therefore the chances of the device getting destroyed are high. En la región marcada segunda crisis, la tensión disminuye sustancialmente CE y el colector actual de la región es high.This se debe a escapes térmicos. Un proceso acumulativo se produce en esta región y el dispositivo se destroyed.In este desglose, la disipación de energía no está distribuido de manera uniforme sobre todo el volumen del transistor, pero es más bien restringida a areas.Therefore muy localizadas las posibilidades de que el dispositivo de ser destruido son altos.

4. 4. A quasi saturation (between saturation and active region)region exists.This region is due to the lightly doped drift collector region. Una saturación cuasi (entre la saturación y la región activa) región exists.This región se debe a la ligera deriva región colectora dopado.

Configuraciones básicas del amplificador BJT

There are plenty of texts around on basic electronics, so this is a very brief look at the three basic ways in which a bipolar junction transistor (BJT) can be used. Hay un montón de textos en torno a la electrónica básica, por lo que este es un aspecto muy breve en las tres formas básicas en que un transistor de unión bipolar (BJT) se puede utilizar. In each case, one terminal is common to both the input and output signal. En cada caso, un terminal es común a la señal de entrada y de salida. All the circuits shown here are without bias circuits and power supplies for clarity. Todos los circuitos se muestran aquí son circuitos sin prejuicios y fuentes de alimentación para mayor claridad.

Common Emitter Configuration Configuración emisor común

Here the emitter terminal is common to both the input and output signal. Aquí, el terminal de emisor es común tanto a la señal de entrada y de salida.The arrangement is the same for a PNP transistor. La disposición es la misma para un transistor PNP. Used in this way the transistor has the advantages of a medium input impedance, medium output impedance, high voltage gain and high current gain. Utilizado de esta manera el transistor tiene las ventajas de un medio de impedancia de entrada, impedancia de salida media, ganancia de tensión alta y alto aumento actual.

Common Base Configuration Configuración Base Común

Here the base is the common terminal. Aquí la base es el terminal común.Used frequently for RF applications, this stage has the following properties. Se utiliza con frecuencia para aplicaciones de RF, esta etapa tiene las siguientes propiedades. Low input impedance, high output impedance, unity (or less) current gain and high voltage gain. Baja impedancia de entrada, impedancia de salida alta, la unidad (o menos) y el aumento de ganancia de corriente de alta tensión.

Common Collector Configuration Configuración de colector común

This last configuration is also more commonly known as the emitter follower. Esta última configuración es más comúnmente conocido como el seguidor de emisor. This is because the input signal applied at the base is "followed" quite closely at the emitter with a voltage gain close to unity. Esto se debe a la señal de entrada que se aplica en la base es "seguido" muy de cerca en el emisor con una ganancia de tensión próxima a la unidad. The properties are a high input impedance, a very low output impedance, a unity (or less) voltage gain and a high current gain. Las propiedades son una alta impedancia de entrada, una impedancia de salida muy baja, una unidad (o menos) la ganancia de tensión y una ganancia de intensidad alta.This circuit is also used extensively as a "buffer" converting impedances or for feeding or driving long cables or low impedance loads. Este circuito también se usa ampliamente como un "amortiguador" la conversión de impedancias o para la alimentación o la conducción de cables largos o impedancia cargas bajas.

Transistor Configuration Comparison Chart Configuración del transistor Tabla comparativa
(see Sedra & Smith and "Detailed Analysis" below) (Véase Sedra & Smith y "Análisis Detallado" más abajo)

AMPLIFIER TYPE AMPLIFICADOR TIPO	COMMON BASE BASE COMÚN	COMMON EMITTER EMISOR COMÚN	COMMON EMITTER EMISOR COMÚN (Emitter Resistor) (Resistencia del emisor)	COMMON COLLECTOR Colector común (Emitter Follower) (Seguidor de emisor)
INPUT/OUTPUT PHASE RELATIONSHIP ENTRADA / SALIDA DE FASE RELACIÓN	0° 0 °	180° 180 °	180° 180 °	0° 0 °
VOLTAGE GAIN Ganancia de voltaje	HIGH ALTO	MEDIUM MEDIO	MEDIUM MEDIO	LOW BAJO
CURRENT GAIN Ganancia de corriente	LOW BAJA a una	MEDIUM MEDIO	MEDIUM MEDIO b b	HIGH ALTO
POWER GAIN POWER GAIN	LOW BAJA	HIGH ALTO	HIGH ALTO	MEDIUM MEDIO
INPUT RESISTANCE Resistencia de entrada	LOW BAJA	MEDIUM MEDIO	MEDIUM MEDIO	HIGH ALTO
OUTPUT RESISTANCE Resistencia de salida	HIGH ALTO	MEDIUM MEDIO	MEDIUM MEDIO	LOW BAJA

Detailed Analysis Análisis detallado

Common or Grounded Emitter Amplifier (actual circuit configuration ) Común o con conexión a tierra del amplificador emisor (real configuración del circuito )

CE Amplifier Small-Signal Equivalent Circuit Amplificador CE pequeña señal del circuito equivalente

To analyze this configuration, we first set down the complete nodal equations: Para analizar esta configuración, lo primero que establece las ecuaciones nodales completo:

Using the relationship Usando la relación , the nodal equations can be rewrite in a more homogeneous form: , Las ecuaciones nodales se pueden grabar en una forma más homogénea:

Eliminating v _o from the last two nodal equations we find that La eliminación de V _o de las dos últimas ecuaciones nodales nos encontramos con que

and if we substitute this expression into the first nodal equation we find that y si sustituimos esta expresión en la primera ecuación nodal nos encontramos con que

Finally, substituting these two expressions into the second nodal equation we find the following expression for the voltage gain: Por último, la sustitución de estas dos expresiones en la ecuación de segundo nodo se encuentra la siguiente expresión para la ganancia de tensión:

• When ¿Cuándo this expression reduces to esta expresión se reduce a

• When ¿Cuándo but pero it reduces to se reduce a

Common or Grounded Collector Amplifier (actual circuit configuration ) Fundamentada en colector común o amplificador (real configuración del circuito )

CE ("Emitter-Follower") Amplifier Small-Signal Equivalent Circuit CE ("seguidor de emisor") Amplificador de pequeña señal del circuito equivalente

Again to analyze this configuration, we first set down the complete nodal equations: Una vez más para analizar esta configuración, lo primero que establece las ecuaciones nodales completo:

Again using the relationship Nuevamente, usando la relación , the nodal equations can be rewrite in a more homogeneous form: , Las ecuaciones nodales se pueden grabar en una forma más homogénea:

Substituting the second nodal equation into the first we find the following expression for the voltage gain: Sustituyendo la ecuación de segundo nodo en la primera nos encontramos con la siguiente expresión para la ganancia de tensión:

A "trickly" calculation is required to obtain the output impedance. To do so we first shut off the input voltage and then apply test voltage source, v _x , to the output terminal. Under these circumstances, the current into the output terminal is given by: A "trickly" cálculo es requerido para obtener la impedancia de salida. Para ello, primero apague el voltaje de entrada y luego aplicar voltaje de la fuente de prueba, v _x, a la terminal de salida. En estas circunstancias, la corriente en el terminal de salida se da por:

Therefore, the relatively low output impedance is given by: Por lo tanto, la impedancia de salida relativamente baja está dada por:

while the relatively high input impedance is given by: mientras que la entrada de alta impedancia relativamente viene dada por:

Configuraciones básicas del amplificador BJT

There are plenty of texts around on basic electronics, so this is a very brief look at the three basic ways in which a bipolar junction transistor (BJT) can be used. Hay un montón de textos en torno a la electrónica básica, por lo que este es un aspecto muy breve en las tres formas básicas en que un transistor de unión bipolar (BJT) se puede utilizar. In each case, one terminal is common to both the input and output signal. En cada caso, un terminal es común a la señal de entrada y de salida. All the circuits shown here are without bias circuits and power supplies for clarity. Todos los circuitos se muestran aquí son circuitos sin prejuicios y fuentes de alimentación para mayor claridad.

Common Emitter Configuration Configuración emisor común

Here the emitter terminal is common to both the input and output signal. Aquí, el terminal de emisor es común tanto a la señal de entrada y de salida.The arrangement is the same for a PNP transistor. La disposición es la misma para un transistor PNP. Used in this way the transistor has the advantages of a medium input impedance, medium output impedance, high voltage gain and high current gain. Utilizado de esta manera el transistor tiene las ventajas de un medio de impedancia de entrada, impedancia de salida media, ganancia de tensión alta y alto aumento actual.

Common Base Configuration Configuración Base Común

Here the base is the common terminal. Aquí la base es el terminal común.Used frequently for RF applications, this stage has the following properties. Se utiliza con frecuencia para aplicaciones de RF, esta etapa tiene las siguientes propiedades. Low input impedance, high output impedance, unity (or less) current gain and high voltage gain. Baja impedancia de entrada, impedancia de salida alta, la unidad (o menos) y el aumento de ganancia de corriente de alta tensión.

Common Collector Configuration Configuración de colector común

This last configuration is also more commonly known as the emitter follower. Esta última configuración es más comúnmente conocido como el seguidor de emisor. This is because the input signal applied at the base is "followed" quite closely at the emitter with a voltage gain close to unity. Esto se debe a la señal de entrada que se aplica en la base es "seguido" muy de cerca en el emisor con una ganancia de tensión próxima a la unidad. The properties are a high input impedance, a very low output impedance, a unity (or less) voltage gain and a high current gain. Las propiedades son una alta impedancia de entrada, una impedancia de salida muy baja, una unidad (o menos) la ganancia de tensión y una ganancia de intensidad alta.This circuit is also used extensively as a "buffer" converting impedances or for feeding or driving long cables or low impedance loads. Este circuito también se usa ampliamente como un "amortiguador" la conversión de impedancias o para la alimentación o la conducción de cables largos o impedancia cargas bajas.

Transistor Configuration Comparison Chart Configuración del transistor Tabla comparativa
(see Sedra & Smith and "Detailed Analysis" below) (Véase Sedra & Smith y "Análisis Detallado" más abajo)

AMPLIFIER TYPE AMPLIFICADOR TIPO	COMMON BASE BASE COMÚN	COMMON EMITTER EMISOR COMÚN	COMMON EMITTER EMISOR COMÚN (Emitter Resistor) (Resistencia del emisor)	COMMON COLLECTOR Colector común (Emitter Follower) (Seguidor de emisor)
INPUT/OUTPUT PHASE RELATIONSHIP ENTRADA / SALIDA DE FASE RELACIÓN	0° 0 °	180° 180 °	180° 180 °	0° 0 °
VOLTAGE GAIN Ganancia de voltaje	HIGH ALTO	MEDIUM MEDIO	MEDIUM MEDIO	LOW BAJO
CURRENT GAIN Ganancia de corriente	LOW BAJA a una	MEDIUM MEDIO	MEDIUM MEDIO b b	HIGH ALTO
POWER GAIN POWER GAIN	LOW BAJA	HIGH ALTO	HIGH ALTO	MEDIUM MEDIO
INPUT RESISTANCE Resistencia de entrada	LOW BAJA	MEDIUM MEDIO	MEDIUM MEDIO	HIGH ALTO
OUTPUT RESISTANCE Resistencia de salida	HIGH ALTO	MEDIUM MEDIO	MEDIUM MEDIO	LOW BAJA

Detailed Analysis Análisis detallado

Common or Grounded Emitter Amplifier (actual circuit configuration ) Común o con conexión a tierra del amplificador emisor (real configuración del circuito )

CE Amplifier Small-Signal Equivalent Circuit Amplificador CE pequeña señal del circuito equivalente

To analyze this configuration, we first set down the complete nodal equations: Para analizar esta configuración, lo primero que establece las ecuaciones nodales completo:

Using the relationship Usando la relación , the nodal equations can be rewrite in a more homogeneous form: , Las ecuaciones nodales se pueden grabar en una forma más homogénea:

Eliminating v _o from the last two nodal equations we find that La eliminación de V _o de las dos últimas ecuaciones nodales nos encontramos con que

and if we substitute this expression into the first nodal equation we find that y si sustituimos esta expresión en la primera ecuación nodal nos encontramos con que

Finally, substituting these two expressions into the second nodal equation we find the following expression for the voltage gain: Por último, la sustitución de estas dos expresiones en la ecuación de segundo nodo se encuentra la siguiente expresión para la ganancia de tensión:

• When ¿Cuándo this expression reduces to esta expresión se reduce a

• When ¿Cuándo but pero it reduces to se reduce a

Common or Grounded Collector Amplifier (actual circuit configuration ) Fundamentada en colector común o amplificador (real configuración del circuito )

CE ("Emitter-Follower") Amplifier Small-Signal Equivalent Circuit CE ("seguidor de emisor") Amplificador de pequeña señal del circuito equivalente

Again to analyze this configuration, we first set down the complete nodal equations: Una vez más para analizar esta configuración, lo primero que establece las ecuaciones nodales completo:

Again using the relationship Nuevamente, usando la relación , the nodal equations can be rewrite in a more homogeneous form: , Las ecuaciones nodales se pueden grabar en una forma más homogénea:

Substituting the second nodal equation into the first we find the following expression for the voltage gain: Sustituyendo la ecuación de segundo nodo en la primera nos encontramos con la siguiente expresión para la ganancia de tensión:

A "trickly" calculation is required to obtain the output impedance. To do so we first shut off the input voltage and then apply test voltage source, v _x , to the output terminal. Under these circumstances, the current into the output terminal is given by: A "trickly" cálculo es requerido para obtener la impedancia de salida. Para ello, primero apague el voltaje de entrada y luego aplicar voltaje de la fuente de prueba, v _x, a la terminal de salida. En estas circunstancias, la corriente en el terminal de salida se da por:

Therefore, the relatively low output impedance is given by: Por lo tanto, la impedancia de salida relativamente baja está dada por:

while the relatively high input impedance is given by: mientras que la entrada de alta impedancia relativamente viene dada por: