Curva Característica Del Transistor

Curvas características

Al ser el transistor bipolar un dispositivo triterminal son necesarios seis parámetros para determinar el estado eléctrico del mismo: tres tensiones y tres corrientes. Aplicando las leyes básicas de resolución de circuitos pueden presentarse dos ecuaciones:

Por ello, los parámetros independientes se reducen a cuatro. En un circuito determinado y bajo la acción de unas excitaciones concretas, existirán unos valores de estos cuatro parámetros que caracterizan por completo el estado del transistor. Dicho cuarteto se denomina punto de operación (Q).

Las curvas características más empleadas en la práctica son las que relacionan VBE con IBy VCE con IC e IB. Con frecuencia, estas curvas son facilitadas por los fabricantes.

Características VBE-IB

Mediante esta curva podemos determinar los efectos que producen las variaciones de la tensión de polarización VBE sobre la corriente de base IB. Estas gráficas reciben el nombre de curvas características de transferencia. Las curvas que se obtienen son muy similares a la de un diodo cuando se polariza directamente.

Estas tensiones permanecen prácticamente constantes, por lo que serán de gran ayuda para localizar averías en circuitos con transistores.

La función que liga VBE con IB es la característica de un diodo, y puede aplicarse dado que la unión base - emisor, es una pn normal, igual que la de diodo, y al polarizarla, seguirá el mismo comportamiento que aquel.

La curva representada en la figura sigue la expresión:

Características VCE-IC

Estas características también son conocidas como familia de colector, ya que son las correspondientes a la tensión e intensidad del colector. En la siguiente figura, se muestran una familia de curvas de colector para diferentes valores constantes de la corriente base.

Idealmente, en la Región Activa, la corriente de colector depende exclusivamente de la de base, a través de la relación IC=β+IB. Por lo tanto, en el plano VCE-IC la representación estará formada por rectas horizontales (independientes de VCE) para los diversos valores de IB (en este caso se ha representado el ejemplo para β=100).

Evidentemente, no se dibujan más que unos valores de IB para no emborronar el gráfico. Para IB=0, la corriente de colector también debe ser nula. La región de corte está representada por el eje de abscisas. Por contra, para VCE=0 el transistor entra en saturación, luego esta región queda representada por el eje de ordenadas.

Hasta aquí se presenta la característica ideal, pero como era de esperar, la realidad es un poco más compleja, y las curvas quedarán como representa la siguiente figura:

Las diferencias son claras:

• En la Región Activa la corriente del colector no es totalmente independiente de la tensióncolector-emisor. Para valores altos de la corriente cobra importancia la resistencia interna del transistor.

• La región de saturación no aparece bruscamente para VCE=0, sino que hay una transición gradual. Típicamente se suele considerar una tensión de saturación comprendida entre 0.1V y 0.3V.

Estas curvas representan, en cierto modo, la forma de funcionamiento del transistor. Se puede comprobar que, para una tensión constante de colector-emisor, si se producen pequeñas variaciones de la corriente de base (del orden de µA) esto origina unas variaciones en la corriente de colector mucho más elevadas (del orden de mA), de lo cual se deduce la capacidad del transistor para amplificar corrientes.

Observa que, en la mayor parte de las curvas, la tensión VCE afecta muy poco a la corriente de colector IC. Si se aumenta VCE demasiado (por encima de VCEO), la unión del colector entra en la región de ruptura y éste puede llegar a destruirse. Sin embargo, si la tensión VCE es muy pequeña (por debajo de los 0.7V), la corriente de colector será muy débil, obteniéndose una ganancia de corriente muy baja. En conclusión, para conseguir que el transistor trabaje como amplificador de corriente, la tensión de polarización inversa VCE debe mantenerse por encima de 0.7V y por debajo de la tensión de ruptura.

Recta de carga del transistor

Hemos de conocer el comportamiento del transistor trabajando con una determinada resistencia de carga y averiguar el punto de funcionamiento del mismo. Para ello, trazamos la recta de carga del transistor en las curvas de colector para poder determinar los puntos de funcionamiento.

Para determinar la corriente que circula por el colector (emisor común), podemos aplicar la ley de Ohm entre los extremos de la resistencia de carga RL. La tensión aplicada a esta resistencia se corresponderá con la tensión total aplicada por la fuente VCC menos la caída de tensión que se produce entre el colector y el emisor VCE. De esta forma obtendremos la siguiente expresión, que se corresponderá con la ecuación de la recta de carga:

Para dibujar esta recta sobre la cruva característica, lo primero que hay que hacer es encontrar sus extremos (IC=0 y VCE=0).

Para VCE=0

Para IC=0

Llevando estos valores a la curva característica de colector, obtendremos la recta de carga para una determinada resistencia de carga RL y una fuente VCC.

A lo larga de esta recta se pueden distinguir tres partes fundamentales: puntos de corte, punto de saturación, punto de trabajo.

El punto de corte es donde la línea de carga corta a la curva correspon-

diente a la corriente de base igual a cero (IB=0). Dada la escasa polarización directa a que queda sometido el diodo de emisor-base, la corriente que aparece por el colector es prácti-

camente nula (sólo circula una pequeñísima corriente de fuga ICEO). Haciendo una aproximación, se puede decir, sin equivocarse mucho, que el punto de corte se da en la intersección de la recta de carga con el eje horizontal, es decir cuando VCecorte=VCC.

El punto de saturación aparece donde la línea de carga corta a la intensidad de base de saturación. En este punto, la corriente de colector es la máxima que se puede

...