Otros datos - Limitaciones en los transistores

El transistor es un componente real y como tal tienen unos límites electrónicos que condicionan su utilización. Teniendo en cuenta que el transistor se compone de diodos, es de suponer que los límites serán parecidos a los del diodo; los más importantes son la tensión inversa máxima, la potencia máxima y la corriente máxima.

  • Tensión máxima inversa: Si aumentamos en exceso la tensión colector-emisor podemos llegar a la tensión de ruptura del diodo base-colector y destruir el diodo.
  • Corriente máxima: Es análogo al introducido para los diodos: una corriente excesiva destruiría al dispositivo.
  • Potencia máxima: Dependiendo de cómo este fabricado el transistor, será capaz de disipar un máximo de potencia.

Algunas aplicaciones de los transistores

El concepto de transistor bipolar permite una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con la electrónica de señal y la electrónica de potencia. La electrónica de señal, o más bien conocido como pequeña señal, es aquél entorno electrónico que trata señales de baja potencia, relacionado tanto con el espectro de baja frecuencia como con el de frecuencias medias y altas. Estamos hablando de circuitos de rececpción de audio, de recepción de radio, de adaptadores de líneas de transmisión, etc. Todas ellas poseen un denominador común: los níveles de potencia empleados.

Los transistores se utilizan especialmente en tres campos:

  • En amplificación, ya sea de tensión o corriente. En estos casos el transistor opera en la zona lineal de trabajo. El concepto de amplificación viene impuesto por las condiciones eléctricas de numerosos dispositivos electrónicos.
  • En el tratamiento de la señal. Para este tipo de aplicaciones el transistor puede operar tanto en la zona lineal como en la zona no lineal, todo depende del tipo de aplicación que se desee implementar. Estamos hablando de dispositivos como los generadores de corriente, los multiplicadores de dos señales, etc.
  • Como elementos adaptadores y aisladores entre etapas distintas de un circuito eléctrico. Se puede emplear el transistor para aislar dos etapas de un determinado dispositivo y eliminar problemas que pudieran aparecer.
  • Por último, podemos generalizar que los transistores sin pequeños dispositivos empleados en todo tipo de circuitos, ya sea relacionados con la electrónica digital o analógica, ya que forman el alma mater de los actuales microprocesadores y demás elementos digitales.

Las tres configuraciones: base común, emisor común, colector común

Tres configuraciones

Análisis de un transistor en corriente continua

En la zona de corte el transistor no deja pasar corriente ni a la entrada ni a la salida. En saturación, con pequeñas variaciones de tensión se producen grandes variaciones de corriente, mientras que en activa la corriente de colector de mantiene proporcional a la corriente de base. Podemos pensar que en activa la corriente de colector se mantiene proporcional a la corriente de base. Podemos pensar que en la zona activa, si la corriente de base sufre pequeñas variaciones, éstas serán transmitidas a las corrientes de colector. Esas variaciones en la corriente de colector producirán a su vez variaciones en la tensión colector-emisor.

Configuracion1 Configuracion2 Configuracion3

Al realizar el análisis en corriente continua, se eliminan todas las fuentes de señal alterna y sustituiremos los componentes por su equivalente para continua.

En corriente continua, el circuito de entrada ejerce un control sobre el circuito de salida. La aplicación por excelencia, posiblemente se encuentra en el concepto de amplificación: bajo determinadas condiciones podemos conseguir que la corriente de colector sea proporcional a la corriente de base.

Análisis de un transistor en corriente alterna

Los transistores tienen un modelo equivalente que permite aplicar los métodos tradicionales de análisis de circuitos (mallas, nodos). Estos modelos se obtienen del estudio de las ecuaciones que rigen el comportamiento de los transistores.

Existen varios modelos para simular el comportamiento del transistor en alterna, el más popular es del modelo en parámetros h.

Configuracion1

A la entrada, la señal se encuentra con una resistencia hie y un generador de tensión pendiente de la tensión colector-emisor, hre*Vce. A la salida, un generador de corriente refleja la dependencia entre la corriente de colector y la corriente de base, hfe*ib y la resistencia 1/hoe representa la resistencia de salida.

Configuracion2

Trabajar con los parámetros h constituye una gran ventaja ya que podemos sustituir el transsitor por este sencillo circuito que nos permitirá hallar la expresión de la señal de salida en función de la señal de entrada y de los parámetros de transistor.

Configuracion3

Condensadores de acoplo y desacoplo

La resistencia de un condensador al paso de una corriente eléctrica depende de la frecuencia. De ahí que se hable de diferentes comportamientos en continua y en alterna:

Comportamientos corriente continua y corriente alterna
  • Condensadores de acoplo: Se utilizan para transmitir o conectar señales alternas de un punto de un circuito a otro sin que afecte el comportamiento en continua. En continua el condensador se abre y por lo tanto impide que la señal alterna llegue al nodo. Sin embargo, en alterna es un corto y l señal pasa sin problemas.
  • Condesadores de desacoplo:Tienen como misión proporcionar un camino directo a masa para las señales alternas sin alterar el comportamiento del circuito en continua.
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Álvaro León Ruiz. Pilar Martínez Jiménez. Marta Varo Martínez.

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