OPERACIÓN DEL CIRCUITO BASICO DEL TRANSISTOR COMO CONMUTADOR.

1.3.3.- A) OPERACIÓN DEL CIRCUITO BASICO DEL TRANSISTOR COMO CONMUTADOR.

-REGION DE SATURACION

En un montaje con emisor común, Si se ingresa una corriente de base Ib, en el colector se obtiene un corriente Ic = Ib x hFE, siendo hFE la ganancia del transistor.

Si en el circuito de colector, están presentes una tensión de alimentación VB y una resistencia de carga Rc. la máxima corriente que podrá circular por él será de VB / Rc = Ic sat.

Mientras la corriente de colector sea inferior a la de saturación, las variaciones de la corriente de base, se reflejaran en la de colector, es decir si, Ib x hFE < VB / Rc , el transistor estará funcionando en la región lineal, pero si, Ib x hFE > VB / Rc, las variaciones de la corriente de base, no se podrán reflejar en la de colector, que está funcionando en la región de saturación.

Dentro de la región de saturación el transistor no "responde" a variaciones de la corriente de base, lo que si hace en la región lineal.

El estado de corte, es cuando no hay corriente de colector, por que tampoco hay corriente de base.

REGION DE CORTE.-

En la región de corte las uniones de emisor y colector están polarizadas en inversa; la VBE y la VBC tienen tensiones inferiores a 100mV.

En estas condiciones, las ecuaciones de Ebers-Moll pueden ser simplificadas a:

Estas corrientes son extremadamente bajas y pueden ser despreciadas; a efectos prácticos se puede considerar al transistor como si no existiese.

Sin embargo, en muchos circuitos resulta interesante establecer cuando se dan las condiciones de conducción de un transistor, es decir, fijar la frontera entre la región de corte y lineal.

Esta frontera no es clara y el transistor pasa de una región a otra de una manera gradual.

Es decir, el transistor está en la región lineal cuando tiene corrientes significativas en sus terminales y está en corte cuando esas corrientes son muy bajas.

USOS Y CARACTERISTICAS.-

Los transistores son omnipresentes en la vida moderna. Aunque no vemos tantos transistores visibles en la electrónica como en el pasado, hay muchos más transistores en los dispositivos modernos que en los dispositivos más antiguos. Los transistores comenzaron como componentes individuales. Sin embargo, con el advenimiento de las obleas de silicio y los chips de ordenador, los transistores son más comúnmente grabados en un chip de circuito de silicio integrado (IC) que fabricados como un componente independiente. Estos circuitos integrados pueden contener millones de transistores. Comprender los transistores básicos es una buena manera de entender los circuitos integrados.

FUNCIONAMIENTO Y CALCULO DEL CIRCUITO.-

Polarización de un transistor NPN como Emisor Común

En este caso el emisor está conectado a masa, se dice que este terminal es común a la señal de base y de colector. El utilizado en este caso un BC547 y estos son algunos de sus datos:

• Tensión Base-Colector (VCBO) = 50 V

• Corriente de Colector (Ic) = 100mA = 0,1A

Cuando la base de Q1 se polariza positivamente, éste conduce la máxima corriente, que le permite Rc.

Rc es la resistencia de carga, que bien podría ser un LED, un relé, etc.

Ic = E/R = 12V / 2200 = 0,0054 = 5,4 mA

Ib = E/R = 12V / 10000 = 0,0012 = 1,2 mA

Es decir la corriente total Colector-Emisor es 6,6mA.

Conexión como seguidor emisivo:

En esta situaciónn se toma la señal de salida desde el Emisor donde se encuentra la Resistencia de carga, observa que este esquema comparado al anterior tiene la misma fase de salida que la de entrada.

También hay casos en que necesitas que el transistror esté conduciendo permanentemente (estado de saturación) y que pase al corte ante la presencia de un pulso eléctrico, esto sería lo inverso de lo visto anteriormente, para lograr esto, los circuitos anteriores quedan como están y sólo se reemplazan los transistores por los complementarios, o sea donde hay un NPN se conecta un PNP.

Cuando la señal es negativa

En ocasiones se da el caso en que las señales lógicas recibidas son negativas o de nivel bajo, para entonces se puede utilizar un transistor PNP, por ejemplo: el BC557, que es complementario del BC547, para conseguir los mismos resultados. En la siguiene figura se representa esta condición, es decir, un acoplamiento con transistor PNP.

Análisis para la conexión de un RELE

El diodo en paralelo con la bobina del relé cumple la función de absorber las tensiones que se generan en todos los circuitos inductivos.

Si la bobina del relé tiene 50 ohm de resistencia y funciona a 12 V, puedes calcular el consumo de coriente que tiene el relé, para así saber que transistor utilizar:

Ic = E/R = 12V / 50 = 0,24 = 240 mA

Con este resultado no se puede utilizar el BC547, cuya corriente máxima es de 100mA, pero si lo puede hacer un BC337, es conveniente no superar el 50% de la corriente que entregan los transistores.

Ahora bien, si la señal que se aplique a la base del transistor tiene la suficiente amplitud (tensión) y suficiente intensidad (amper), no habrá dificultad y la corriente de base también será suficiente para saturar el transistor, que conmutará en forma efectiva el relé.

Montajes Darlington:

En esta conexión se utiliza un BC337 (NPN) el cual si soporta los 240mA que se necesitaba anteriormente, pero además un transistor de baja potencia como el BC547 (NPN).

En este tipo de montajes, hay que lograr previamente una ganancia en corriente y esta corriente aplicarla a la base del BC337, esta es la finalidad del montaje en Darlington.

En este circuito el Transistor BC337 es el que recibe la carga del relé y el BC547 solamente soporta la corriente de base del BC337, además la ganancia se multiplica sin cargar la salida del componente que entrega la señal, ya que ahora la corriente que drena el 547 es tomada de la misma fuente y aplicada a la base del 337. De este modo la resistencia de base del 547 puede ser elevada ya que necesitamos una corriente mucho menor en la misma.

En el siguiente gráfico se describe como lograr la conmutación de un relé con un transistor de salida NPN. incluso utilizando tensiones diferentes.

En esta situación como vemos es necesario agregar un transistor de baja potencia, ya que la corriente que debe manejar es la de base.

Con la entrada en "1": El BC547 conduce y envía a masa la base del BC337 de este modo se mantiene el corte.

Con la entrada en "0":

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