Manual de Montaje de Circuitos Electrónicos Analógicos 2022

ESCUELA DE INGENIERÍA

ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA.

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MANUAL DE CLASE DE

MONTAJE DE CIRCUITOS

ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS

NOMBRE: ________________________________________________

GRUPO: __________

SANTA TECLA, MARZO 2022.

MANUAL: MONTAJE DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS

CONTENIDO

Unidad 1: El Diodo Semiconductor. ................................................................................................ 1

1. Introducción a la Electrónica. ............................................................................................... 1

2. El Diodo de unión PN. ......................................................................................................... 4

3. Aplicaciones con Diodos. ..................................................................................................... 9

Unidad 2: Transistores. .................................................................................................................. 24

1. Descripción del Transistor. ................................................................................................ 24

2. Polarizacion Fija ................................................................................................................. 33

3. Polarización con Emisor ..................................................................................................... 34

4. Circuito de Polarizacion por Divisor de Tensión ............................................................... 34

5. El Transistor MOSFET de Potencia ................................................................................... 41

Unidad 3: Transductores. ............................................................................................................... 46

Unidad 4: Amplificadores Operacionales. ..................................................................................... 49

Unidad V: Reguladores de voltaje. ................................................................................................ 54

2

Unidad 1: El Diodo Semiconductor.

Objetivo de unidad:

Proporcionar los conocimientos teórico-prácticos relacionados al diodo, sus características, sus tipos y

aplicaciones.

Objetivos de aprendizaje:

Al final de la unidad el estudiante será capaz de:

1. Explicar el funcionamiento de los circuitos con diodos.

2. Analizar el flujo de corriente en un circuito con diodos.

3. Analizar el funcionamiento de diodos en diferentes aplicaciones.

4. Identificar el símbolo eléctrico de los diferentes diodos semiconductores.

1. INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA.

1.1.1 Niveles de bandas de energía.

E n un átomo, los electrones están girando alrededor del núcleo formando capas. En cada una de ellas, la

energía que posee el electrón es distinta. En las capas muy próximas al núcleo, la fuerza de atracción

entre éste y los electrones es muy fuerte, por lo que

estarán fuertemente ligados. Ocurre lo contrario en las

capas alejadas, en las que los electrones se

encuentran débilmente ligados, por lo que resultará

más fácil realizar intercambios electrónicos en las

últimas capas.

El hecho de que los electrones de un átomo tengan

diferentes niveles de energía, nos lleva a clasificarlos

por el nivel energético (o banda energética) en el que

se encuentra cada uno de ellos. Las bandas que nos

interesan estudiar para entender mejor el

comportamiento del átomo son:

La Banda de Valencia: es un nivel de energía en el que se realizan las combinaciones químicas. Los

electrones situados en ella, pueden transferirse de un átomo a otro, formando iones que se atraerán

debido a su diferente carga, o serán compartidos por varios átomos, formando moléculas.

La Banda de conducción: es un nivel de energía en el cual los electrones están aún más desligados del

núcleo, de tal forma que, en cierto modo, todos los electrones (pertenecientes a esa banda) están

compartidos por todos los átomos del sólido, y pueden desplazarse por este formando una nube

electrónica.

Cuando un electrón situado en la banda de valencia se le comunica exteriormente energía, bien sea

eléctricamente, por temperatura, luz, etc. puede (al ganar energía) saltar a la banda de conducción,

quedando en situación de poder desplazarse.

1


La capa de valencia es la que determina las propiedades eléctricas de un átomo. En el caso del cobre

que posee solo un electrón de valencia, este electrón sufre una fuerza de atracción casi nula y puede ser

arrancado de su orbital fácilmente, aun por la tensión mas mínima, la cual provoca que los electrones se

liberen y se mueva de un átomo ha otro, creando así una corriente de electrones

De acuerdo a sus características los materiales se pueden clasificar como:

Conductores: Un material es conductor cuando ofrece muy poca resistencia al flujo de electrones. Los

metales son los mejores conductores debido a que la mayoría de ellos solo posee un electrón de valencia

en su última capa, sin importar la temperatura. Los mejores conductores son la Plata, el cobre, el Oro y el

Aluminio.

Aislantes: Un material es aislante cuando ofrece una alta resistencia al flujo de electrones bajo

condiciones normales. La principal característica de los materiales aislantes, es que no poseen

electrones de valencia en su última capa (saturación de valencia 8e - ). Los mejores aislantes son la Mica,

la Porcelana, la Cerámica, el Vidrio y el Plástico.

Semiconductor: Es un material que bajo ciertas condiciones se puede comportar como un aislante o

como un conductor, dependiendo de la temperatura y de una fuerza eléctrica externa. Por lo general un

buen semiconductor posee cuatro electrones en su capa de valencia. Los mejores semiconductores el

Silicio (14), Germanio (32) y Carbón.

Semiconductores Intrínsecos.

Es un semiconductor puro que a temperatura ambiente se comporta como un aislante porque solo tiene

unos pocos electrones libres y huecos debidos a la energía térmica. En un semiconductor intrínseco

también hay flujos de electrones y huecos, aunque la corriente total resultante sea cero. Esto se debe a

que por acción de la energía térmica se producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo

tanto hay tantos electrones libres como huecos con lo que la corriente total es cero.

Un semiconductor puro como el silicio se comporta como un aislante, ya que al combinarse entre si forma

lo que es un cristal de Silicio fuertemente compactado, ya que cada átomo queda con una valencia de

2


ocho. El Silicio puro a temperatura ambiente es un semiconductor intrínseco, ya que los pocos electrones

libres que produce al calentarse son contrarrestados por los mismos huecos que ellos dejan. Una forma

de hacer que un semiconductor conduzca una corriente es dopándolo con impurezas de otros átomos, al

hacer esto se le convierte en un semiconductor extrínseco.

Materiales P y N (semiconductores extrínsecos).

Silicio Tipo N: La inyección controlada de átomos Pentavalentes como los del Fósforo, da como resultado

el silicio tipo N; donde N hace referencia a la polaridad negativa. Como los electrones superan a los

huecos, los electrones libres son los portadores mayoritarios.

Al aplicar una tensión, los electrones libres dentro del semiconductor se mueven a la izquierda y los

huecos a la derecha. Cuando un hueco llega al extremo derecho del cristal se combina con un electrón

del circuito externo. Los electrones libres circulan al extremo izquierdo del cristal donde entran al

conductor para circular al terminal positivo de la batería.

Silicio Tipo P: La inyección controlada de átomos Trivalentes como el Boro, da como resultado el Silicio

Tipo P, donde P hace referencia a su polaridad positiva. Como el número de huecos es mayor que el

número de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios.

Al aplicarle una tensión al material, los electrones libres se mueven a la izquierda y los huecos a la

derecha. Los huecos que llegan al extremo derecho se recombinan con los electrones libres del circuito

externo. Los electrones libres circulan de derecha a izquierda; como hay pocos electrones libres su efecto

es casi despreciable.

3


2. EL DIODO DE UNIÓN PN.

Los materiales tipo P y N, por si solos no poseen mucha

utilidad pero, si un fabricante dopa un material de modo que

una mitad sea de tipo P y la otra de tipo N, ocurre algo nuevo.

Cuando se fabrica una unión PN, se crea un diodo

semiconductor y se puede dar lugar a muchos otros

dispositivos. Al fabricar un Diodo de unión PN, se forma una

barrera de potencial entre una unión y la otra. La barrera de

potencial es la tensión que hay entre los extremos de la zona

de deflexión, esta tensión se produce en la unión PN ya que

es la diferencia de potencial entre los iones de cada uno de

los lados de la unión. Para una temperatura de 25° C, el valor

de la barrera de potencial para un diodo de Germanio es de 0.3V y para un diodo de Silicio es de 0.7V.

Para que un diodo entre en conducción, es necesario que se cumplan dos requisitos. Primero que el

diodo este polarizado en directa y luego que el valor del voltaje de la fuente supere el valor de la barrera

de potencial.

1.2.1 Tipos de Diodos. (Diodos Rectificadores)

Diodos Semiconductores.

Diodo = 2

Di

Electrodos

odo

1.2.2 Características de los diodos.

1.2.2.1 Modelo Circuital.

Para analizar un circuito con Diodos se emplean diversos métodos ó aproximaciones, cada una de ellas

se usa dependiendo del grado de exactitud que se requiere y del tipo de análisis a realizar.

Primera Aproximación: El Diodo Ideal.

4


Un diodo ideal se considera como un interruptor, que cuando lo polarizamos en directa y el voltaje de la

fuente supera la barrera de potencial, se comporta como un interruptor cerrado; y cuando lo polarizamos

en inversa se comporta como un interruptor abierto.

Cuando se conecta el positivo (+) de la fuente con el terminal Ánodo del diodo y el negativo de la fuente

con el terminal Cátodo y el valor de la fuente Vs supera el valor de la barrera de potencial (0.7V); se dice

de que el diodo esta polarizado en directa y que equivale a un interruptor serrado por donde fluye la

corriente.

Pero cuando conectamos el negativo de la fuente con el terminal Ánodo del diodo y el positivo de la

fuente con el Cátodo, se dice que el diodo esta polarizado en inversa. Al conectar el diodo de esta forma,

el valor de la barrera de potencial se ensancha cada vez mas, provocando que no fluya corriente por el

circuito. En este caso el diodo equivale a un interruptor abierto.

Un diodo ideal posee una resistencia interna de cero Ohmios, cuando lo polarizamos en directa; pero

cuando lo polarizamos en inversa su resistencia interna es infinita. Para entender mejor el funcionamiento

del diodo se puede analizar su curva característica, donde se puede apreciar mejor su comportamiento

en directa y en inversa.

ID = Corriente del diodo en directa.

VD = Voltaje del diodo en directa.

PIV = Voltaje en inversa pico.

IR = Corriente en reversa.

Segunda Aproximación. (bajo este criterio se analizaran cada uno de los circuitos)

5


Cuando se necesita que el valor de la IL y VL sean mas exactos, el circuito equivalente del diodo esta

formado por una fuente de voltaje en serie con un interruptor. Donde el valor de la fuente de voltaje es el

valor de la barrera de potencial.

Cuando polarizamos el diodo en directa y el valor de la fuente es mayor que el valor de la barrera de

potencial (0.7V para Silicio), el diodo se comporta como una batería en serie con un interruptor cerrado

permitiendo el flujo de corriente.

Cuando lo polarizamos en inversa, el diodo se comporta como un interruptor abierto.

En la grafica se puede observar que cuando el diodo esta en directa, antes de comenzar a conducir el

debe alcanzar su voltaje de ruptura (0.7V). Una vez que el alcanza este voltaje, el diodo conduce.

Cuando el diodo sobrepasa el voltaje en inversa pico (PIV), circula por el diodo una corriente en inversa

que daña definitivamente el dispositivo. Por lo peral el valor del PIV no es menor de 50V.

Tercera aproximación: El Diodo Real.

Para esta aproximación se toma en cuenta que la resistencia interna del diodo (RB) no vale cero Ohmios,

sino que posee algún valor (aproximadamente 1Ω). Para un voltaje mayor que el voltaje de ruptura, la

corriente del diodo aumenta rápidamente; la razón es que después de superar la barrera de potencial, lo

único que se opone al flujo de la corriente es la resistencia interna de las zonas P y N. A la suma de las

resistencia internas de las zonas P y N se le conoce como la resistencia interna del diodo RB. Como el

diodo es un elemento no lineal, su resistencia varía con los cambios de corriente.

RB = RP + RN 1Ω ó RB V / I

Donde el valor de V2 y I2 los dan las hojas de

especificaciones de los diodos.

En la tercera aproximación el diodo equivale a:

6


Después de que el diodo comienza a conducir la tensión en los terminales del diodo aumenta

proporcionalmente con los cambios de corriente. Cuanto mayor sea la corriente mayor es la tensión en

los terminales del diodo, ya que se incluye la caída de tensión en la resistencia interna del diodo. Por lo

general el voltaje total del diodo alcanza hasta un valor de 0.9V a 1.1V.

Para elegir que aproximación se va a usar se tiene que tener en cuenta, por ejemplo, si son aceptables

los errores grandes, ya que si la respuesta es afirmativa se podría usar la primera aproximación. Por el

contrario, si el circuito contiene resistencias de precisión de 1 a 100, puede ser necesario utilizar la

tercera aproximación. Pero en la mayoría de los casos la segunda

aproximación será la mejor opción.

La ecuación que utilizaremos para saber que aproximación se debe utilizar

es esta:

Al ocupar la segunda aproximación se debe de tomar en cuenta que entre

menor es el valor de la fuente de voltaje, el porcentaje de error es mayor y que la resistencia de carga

debe ser por lo menos 100 veces mayor que resistencia interna del diodo.

1.2.2.2 Disipación máxima de potencia

La máxima corriente y la máxima potencia están relacionadas. Como ocurre con una resistencia, un

diodo tiene una limitación de potencia que indica cuanta potencia puede disipar el diodo sin peligro de

acortar su vida ni degradar sus propiedades. Con corriente continua, el producto de la tensión en el diodo

y la corriente en el diodo es igual a la potencia disipada por éste.

Normalmente en diodos rectificadores no se suele emplear la limitación máxima de potencia, ya que toda

la información acerca de la destrucción del diodo (por calor) ya esta contenida en el límite máximo de

corriente.

P D máx = I F máx * V D máx

7


1.2.2.3 Efectos de la Temperatura.

La temperatura de la unión, es la temperatura

dentro del diodo (de la unión PN). Pero la

temperatura ambiente es distinta, ya que es la

temperatura que rodea al diodo. Cuando el

diodo comienza a conducir la temperatura de

la unión se incrementa y puede ser más alta

que la temperatura del medio ambiente. El

valor de la barrera de potencial de un diodo

esta ligada a los cambios de la temperatura de

la unión del diodo. Por lo tanto un incremento

en la temperatura de la unión da lugar a que

haya más electrones libres y más huecos en la

región dopada; lo que significa que significa

que el valor de la barrera de potencial

disminuya a medida que la temperatura

aumenta. La barrera de potencial de un diodo de Silicio decrece a razón de 2mV por cada incremento de

un grado centígrado.

1.2.2.4 Hoja de especificaciones.

La hoja de especificaciones de un semiconductor es una herramienta que nos ayuda a obtener

información mas detallada sobre el semiconductor que estamos utilizando, pero, buena parte de la

información que el fabricante facilita en esa hoja es difícil de entender o solo esta dirigida para aquellas

personas que se dedican al diseño de circuitos. Por esta razón a continuación se explicaran algunos de

los campos que se encuentran en estas hojas.

8


Tensión inversa de Ruptura. (PIV, PRV BV, V RRM): Máximo voltaje de polarización en inversa y en

directa que puede soportar el diodo.

Máxima corriente en directa. (I F (máx.), I (máx.), I O): Máxima corriente que puede circular por el diodo

polarizado en directa a una cierta temperatura.

Máximo voltaje en directa. (V F (máx.), V F (típico): voltaje máximo entre los terminales del diodo

cuando por el circula la IF y esta a un cierto valor de temperatura.

Corriente Inversa máx. I R, I S: corriente máxima de saturación en inversa.

Según el diodo que se considere se puede proporcionar datos adicionales, como rango de frecuencia,

nivel de ruido, tiempo de conmutación, niveles de resistencia, etc.

3. APLICACIONES CON DIODOS.

1.3.1 Rectificadores de Media Onda y Rectificadores de Onda Completa.

Señal Alterna: Se define como toda forma de onda que varía su polaridad con respecto al tiempo. Una

señal alterna esta definida en base a varios parámetros, a continuación se definen cada uno de ellos.

Ciclo: Es la variación completa que puede alcanzar una señal. Puede ser medida desde cualquier punto

de la señal, lo importante es que el ciclo finaliza una vez se regresa al punto de partida.

Período: Es el tiempo que le toma a la señal el completar un ciclo o una variación completa. El período

de una señal se representa por la letra (T) y sus unidades son en segundos.

Frecuencia: Es el numero de ciclos que se repiten en el lapso de un segundo (ciclos/segundos). Se

representa por la letra (F) y sus unidades son el Hertz (Hz). El osciloscopio es un instrumento que solo

mide el periodo de una señal, por tanto la frecuencia de una señal solo se puede calcular por medio de la

ecuación:

Amplitud: Valor máximo o valor pico que alcanza una señal durante una variación completa. Este valor

puede ser positivo o negativo. El valor máximo o pico se puede referir al voltaje o la corriente, pero en

nuestro caso es el voltaje pico de la señal, su unidad es el voltio.

El valor pico de una señal alterna o una señal de corriente directa, solo puede obtenerse mediante la

medición con un osciloscopio.

Ejemplo:

9


Calcular el periodo de una señal cuya frecuencia es de 60Hz.

Desarrollo:

F = 60Hz.

Sustituyendo.

Desarrollo:

Una señal cuya frecuencia es de 60Hz, se esta repitiendo 60 veces durante un segundo y cada uno de

sus ciclos tarda 16.66 ms en completarse.

Valor RMS o voltaje efectivo: el Vrms de una señal AC es el voltaje de corriente directa equivalente, que

produce la misma energía que una señal alterna durante un ciclo completo. Este valor es el que medimos

con un voltímetro en la opción de corriente alterna.

El valor RMS de una señal se calcula a partir de la siguiente ecuación:

La comprensión sobre cada uno de los parámetros de una señal alterna es importante para entender los

conceptos sobre rectificadores con diodos.

El Transformador.

U n transformador es básicamente un dispositivo de acoplamiento eléctrico que aísla eléctricamente una

señal de entrada de una de salida y nos permite transformar niveles de voltaje. El transformador esta

formado por dos bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo de hierro laminado. Cada una de

estas bobinas esta aislada eléctricamente una de la otra, por lo que no existe un contacto eléctrico entre

una bobina y la otra.

El principio de funcionamiento de un transformador se basa

en el electromagnetismo. Cuando una corriente que

alterna su polaridad con el tiempo (C.A.), circula por un

conductor de cobre, se generan alrededor del conductor

líneas de campo magnético. Estas líneas de campo

magnético que se generan en la bobina primaria, viajan a

través del núcleo y llegan a la bobina secundaria y cuando

líneas de campo magnético cortan a un conductor, se

genera en este una corriente alterna. La intensidad del

campo magnético depende de la intensidad de la corriente.

Un transformador puede ser:

a) Reductor: El voltaje de entrada alto se reduce a un voltaje de salida pequeño. Np Ns.

b) Elevador: El voltaje de entrada bajo se aumenta a un voltaje mayor de salida. Np Ns.

c) De Acoplamiento: El voltaje de entrada es igual al voltaje de salida. Np = Ns.

Cada uno de estos tipos de transformadores se fabrica tomando en cuenta una relación de vueltas entre

las bobinas primaria y secundaria, la corriente y otros aspectos. Pero en general la formula que se ocupa

para calcular los parámetros más importantes de

un transformador es:

Un transformador ideal es un dispositivo que no

posee pérdidas, ya que la potencia de entrada del

transformador es igual a la potencia de salida.

Potencia Primario = Potencia Secundario.

Ejemplo:

10


Se tiene un Tx con una relación de vueltas de 10 : 1. Si el primario posee 1000 vueltas y el voltaje del

secundario de 12Vac. ¿Encontrar el valor del voltaje del primario

Rectificador de Media Onda.

Rectificar: proceso por medio del cual se convierte una señal de corriente alterna a una forma de onda

pulsante que puede tener niveles promedio de voltaje positivo o negativo.

Un circuito rectificador de media onda esta formado por un transformador reductor (reduce el nivel de

voltaje CA), un diodo semiconductor de silicio (es el elemento que transforma la AC en DC pulsante) en

serie con una resistencia la cual representa la carga conectada al circuito. En la siguiente figura se

observa la configuración de este

circuito.

Este circuito recibe el nombre de

rectificador de media onda debido a

que la señal de salida que se mide con

un osciloscopio entre los terminales de

la resistencia se encuentra recortada.

Ver figura siguiente.

Ejemplo:

Para la figura anterior, calcular el valor

del Vrms, Vpico, Vprom, Idc y potencia

disipada por la RL.

Desarrollo:

1. Determinar Vrms en el secundario

del transformador.

Despejando Vs:

11


Sustituyendo los valores:

2. Determinar voltaje pico.

Sustituyendo:

Durante cada semiciclo positivo el diodo se polariza en directa, por tanto consume 0.7V. El voltaje pico en

RL es:

3. Voltaje DC o Vprom en RL:

Sustituyendo:

4. Corriente DC en RL:

r

5. Potencia disipada por RL:

Dentro de las características de este rectificador podemos observar que la frecuencia de la señal de

entrada es igual a la frecuencia de la señal de salida, además el diodo solo deja pasar los semiciclos

positivos de la señal de entrada quedándose solamente con 0.7V. Durante el semiciclo negativo el diodo

es expuesto al total del voltaje en inversa.

Rectificador de Onda completa.

Este tipo de rectificador requiere un transformador con derivación central o TAP central, además utiliza

dos diodos los cuales trabajan uno para cada semiciclo de la señal de entrada.

El transformador con TAP central equivale a tener dos bobinados secundarios en el transformador de

igual número de vueltas y en los cuales se induce el mismo voltaje, al sumar el voltaje de cada uno de los

bobinados se obtiene el voltaje total del secundario del transformador.

12


El rectificador de onda completa equivale a tener dos rectificadores de media onda actuando juntos, uno

de ellos trabaja para el semiciclo positivos y otro para el semiciclo negativo.

En la siguiente figura se logra observar el funcionamiento del rectificador y las señales de entrada y de

salida para cada semiciclo y para toda la forma de onda.

Fig.

Cuando ocurre el semiciclo positivo el D1 queda polarizado en directa mientras que D2 en inversa,

comportándose como un interruptor abierto. Por lo tanto D1 deja pasar la señal del semiciclo positivos

(memos los 0.7V) a la resistencia de carga RL manteniendo la polaridad indicada en la figura.

13


Cuando ocurre el semiciclo negativo el D2 queda polarizado en directa mientras que D1 queda en

inversa, comportándose como un interruptor abierto. Por lo tanto D2 deja pasar la señal del semiciclo

negativo (menos los 0.7V) a la resistencia de carga RL manteniendo la polaridad indicada en la figura.

Como resultado de la operación de cada uno de los diodos se obtiene una señal de salida DC con el

doble de pulsos que la señal del rectificador de media onda.

Ejemplo:

Para la figura anterior, calcular el valor del Vrms, Vpico, Vprom, Idc y potencia disipada por la RL.

Desarrollo:

1. Determinar Vrms en el secundario del transformador.

Despejando Vs:

.

Sustituyendo los valores:

Como el transformador es de TAP central cada bobinado queda con 6Vac

2. Determinar voltaje pico. Sustituyendo:

Durante cada semiciclo positivo el diodo se polariza en directa, por tanto consume 0.7V. El voltaje pico en

RL es:

3. Voltaje DC o Vprom en RL: Sustituyendo:

4. Corriente DC en RL:

5. Potencia disipada por RL:

En un rectificador de onda completa la frecuencia de la señal de salida es el doble de la frecuencia de la

señal de entrada, a causa de la rectificación de onda completa el periodo de la señal de salida se reduce

a la mitad del periodo de la señal de entrada (ver diagrama de señales). Además el requisito d P.I.V. de

los diodos en un rectificador de este tipo es el doble que los rectificadores de media onda debido a que

durante el semiciclo que los diodos se polarizan en inversa se exponen al voltaje del secundario mas el

voltaje presente en RL, por tanto el voltaje es el doble.

Ejemplo: Si el voltaje en inversa pico de un rectificador de onda completa es de 18.75V. ¿Qué valor

tendrá el PIV del diodo?

Desarrollo: Voltaje inversa = 18.75V. PIV = 2(18.75V) PIV = 37.50V.

14


Rectificador de Onda Completa tipo Puente.

El rectificador tipo puente es similar a un rectificador de onda completa con dos diodos ya que ambos

producen una señal de salida DC pulsante de onda completa. La diferencia se observa en que los

rectificadores tipo puente no necesitan de un transformador con TAP central para funcionar y utilizan

requieren de 4 diodos conectados en configuración tipo puente, donde dos diodos trabajan para cada uno

de los semiciclos de la señal de entrada. Una ventaja de este rectificador es que toda la tensión de

entrada del secundario se utiliza para alimentar al puente rectificador, por lo que se logra una mayor

tensión DC de salida. Este tipo de rectificador se puede utilizar sin necesidad de un transformador

reductor.

Los circuitos con puentes rectificadores se pueden fabricar conectando cuatro diodos o conectando un

puente rectificador como encapsulado tal y como los muestra la siguiente figura.

A continuación se explica en la siguiente figura el funcionamiento del rectificador tipo puente.

15


Tarea: tomando como

referencia los cálculos

efectuados en los circuitos

rectificadores anteriores, realizar

los siguientes cálculos:

Vrms en el secundario del

transformador, Voltaje pico,

Voltaje DC en RL, corriente en

RL y potencia disipada por RL.

Cuando ocurre el semiciclo positivo los diodos 1 y 3 quedan polarizados en directa mientras que los

diodos 2 y 4 quedan polarizados en inversa comportándose como interruptores abiertos. Los diodos 1 y 3

se encargan de rectificar la señal AC de entrada pero le restan 1.4V. En la figura se logra observar la

polaridad adquirida por la RL. Cuando ocurre l semiciclo negativo ocurre lo contrario en el circuito, pero la

polaridad de la RL siempre se mantiene igual.

Las principal diferencia entre los dos rectificadores de onda completa es que en uno trabajan dos diodos

por cada semiciclo y en el otro solo un diodo, también en el rectificador tipo puente los requerimientos de

PIV son iguales al voltaje en inversa pico de la señal.

Los circuitos rectificadores de media onda y de onda completa entregan una voltaje de salida de DC

pulsante, lo cual no es muy útil en el momento de energizar circuitos electrónicos que demanden unos

cuanto miliamperios. Para aplicaciones de circuitos electrónicos se requiere un voltaje de CD constante

en valor y similar al de una batería.

16


1.3.2 Filtros Capacitivos.

A partir de un voltaje de AC, se obtiene un voltaje de DC estable mediante el proceso de rectificación,

para luego filtrarlo a un nivel de voltaje DC y por último regularlo para obtener el voltaje de DC fijo

deseado. En el siguiente diagrama a bloque se pueden observar cada una de las partes que forman una

fuente de voltaje típica.

Consideraciones de los Filtros.

Para el caso de las fuentes de alimentación DC, como las utilizadas en radios, televisores, computadoras

y otros equipos electrónicos, el voltaje de DC pulsante generado por un circuito rectificador, no es lo

suficientemente adecuado. Se requiere además de un circuito de filtrado que proporcione un voltaje DC

mas estable.

En la figura siguiente se observa la

señal típica de salida de una etapa de

filtrado. La señal de salida del circuito

filtro cuenta con un valor de DC y cierta

variación de AC (rizo). A pesar de que

una batería cuenta con voltaje de salida

prácticamente constante, el voltaje DC

derivado a partir de una señal fuente de

AC mediante la rectificación y filtrado

tendrá una cierta variación AC (rizado).

Mientras mas pequeña sea la variación

de AC con respecto al nivel de voltaje

DC, mejor será el desempeño del

circuito filtro.

Considerando que la medición de la señal de salida de un circuito filtro se puede realizar por medio de un

voltímetro de DC y uno de AC. El voltímetro de DC únicamente tomara medida del nivel de voltaje

promedio DC, mientras que el voltímetro de AC únicamente leerá el valor de rms del componente de AC

del voltaje de salida. El porcentaje de rizado en la señal se puede calcular a partir de la siguiente

ecuación.

Factor de rizo de la señal rectificada.

Incluso cuando el voltaje rectificado no sea filtrado, este contendrá un componente de DC y un

componente de rizado.

Rectificador de media onda: Para una señal rectificada de media onda, el voltaje de DC de salida será.

El valor rms del componente de ac de la señal de salida puede calcularse mediante la ecuación.

El porcentaje de rizo de una señal rectificada por un circuito de media onda puede calcularse como.

17


Rectificador de onda completa: Para una señal rectificada de onda completa, el voltaje de DC de salida

será.

El valor rms del componente de ac de la señal de salida puede calcularse mediante la ecuación.

El porcentaje de rizo de una señal rectificada por un circuito de onda completa puede calcularse como.

En resumen, una señal rectificada con un circuito de onda completa cuenta con un porcentaje de rizado

menor que una señal rectificada con un circuito de media onda, y por tanto, será mejor para aplicarse a

un filtro que luego proporcionara la señal de salida para una fuente de alimentación.

Filtros Capacitivos.

Un circuito muy popular es el filtro de capacitor mostrado en la figura siguiente, en el que el capacitor se

conecta a la salida del rectificador y en paralelo con el elemento de carga. La señal de salida sin filtro es

una señal DC pulsante, pero al colocarle el filtro a la salida del rectificador la forma de onda es

esencialmente un voltaje de DC con un cierto valor de voltaje de rizo.

Si no se conectara un elemento de carga a través del capacitor, la forma de onda de la señal de salida,

sería de forma ideal un nivel de DC constante con un valor de voltaje igual al voltaje pico. Sin a embargo,

al conectar la carga al circuito la señal de salida cambia debido a la demanda de corriente, tal como lo

muestra la figura siguiente.

18


Periodos de la forma de onda de salida.

La figura siguiente se presenta la forma de onda a

través de un filtro de capacitor. En el tiempo T1 los

diodos del rectificador se encuentran en conducción

debido a que el capacitor se esta cargando al nivel

de voltaje de la fuente, la corriente en este intervalo

de tiempo es de un valor elevado. En el tiempo T2 los

diodos no conducen debido a que el capacitor se

encuentra ya cargado a un valor de voltaje igual que

el voltaje pico de la fuente, el capacitor se comienza

a descargar a través de la resistencia de carga. Dado

que el ciclo de carga y de descarga sucede cada

medio ciclo en un rectificador de onda completa, el

período de la forma de onda rectificada será

(T/2), un medio de la señal de entrada. La señal de

salida tendrá por lo tanto un nivel de voltaje DC y un

nivel de voltaje de rizo (AC) a medida que el

capacitor se cargue y descargue.

A continuación se consideran algunos detalles de estas formas de onda y de los elementos de circuito.

Voltaje de rizo, Vr (rms): El voltaje de rizo del capacitor se puede determinar en base a otros parámetros

del circuito, el voltaje de rizo se calcula a partir de:

Donde: Idc es en miliamperios, C es en microfaradios y RL en kilohmios.

Voltaje de DC: Es posible calcular el valor del voltaje DC de salida de la forma de onda a través del

capacitor por medio de las siguientes ecuaciones:

Donde: Vpico es el voltaje pico del rectificador, Idc es la corriente de carga en miliamperios, y C es el

capacitor en microfaradios.

Periodo de conducción del diodo y corriente pico del diodo.

Es claro en el tema anterior que valores mas grandes de capacitores ofrecen un menor voltaje de rizo y

un voltaje promedio de salida mayor, con lo que mejora la acción del filtro. Sin embargo el valor del

capacitor también afecta la corriente extraída por los diodos de la fuente de alimentación y mientras

mayor sea el valor del capacitor mayor será el pico de corriente producido por los capacitores al momento

de iniciar su carga, la cual circula por los diodos del rectificador.

19


Mientras más corto sea el intervalo de tiempo T1, mayor será la cantidad de corriente que soportan los

diodos.

Debido a que el consumo de promedio de corriente de la fuente debe ser igual a la corriente promedio del

diodo rectificador durante el periodo de tiempo carga, se puede utilizar la siguiente relación:

A partir de la cual se puede obtener el valor de la corriente pico que circula por los diodos del rectificador.

Donde:

T1 = periodos de conducción de los diodos.

T = inverso de la frecuencia (f = 120Hz para onda completa)

Idc = consumo promedio de corriente del filtro.

Ipico = corriente pico a través de los diodos.

1.3.3 Circuitos con Diodos.

Circuitos Elevadores de voltaje.

Los multiplicadores o elevadores de tensión son circuitos que elevan el nivel de voltaje de entrada de una

señal, lo duplican, triplican o cuadruplican. Pero, porque utilizar un circuito electrónico cuando podemos

realizar lo mismo con un transformador elevador. La razón es que las tensiones muy altas en el

secundario de un transformador, solo se pueden obtener con elementos de grandes dimensiones, los

cuales utilizarían gran cantidad de espacio y resultan muy pesados.

Para evitar cada uno de esos inconvenientes, resulta más adecuado utilizar circuitos electrónicos que

eleven el nivel de voltaje.

Doblador de voltaje.

Este circuito como su nombre lo indica duplica el nivel de voltaje de entrada. Este tipo de circuito es muy

utilizado en los aparatos electrónicos y a continuación se muestra su esquema eléctrico y se analiza su

funcionamiento.

Durante el semiciclo positivo de la señal de entrada el diodo D1 queda polarizado en directa permitiendo

que el capacitor C1 se cargue a un valor de voltaje igual al voltaje pico del semiciclo, mientras tanto el

diodo D2 queda polarizado en inversa impidiendo que el capacitor C2 se cargue. Durante el semiciclo

negativo de la señal de entrada el Diodo D2 queda polarizado en directa permitiendo así que el capacitor

20


C2 se cargue a un valor de voltaje igual al del semiciclo negativo, mientras tanto D1 quedo polarizado en

inversa y la carga que estaba almacenada en C1 junto con la carga de C2 se suman y se obtiene un

voltaje total de salida en la resistencia de carga igual al doble del voltaje pico de la señal de entrada,

como lo muestra la siguiente ecuación:

Triplicadores de voltaje.

Este tipo de circuitos se utilizan para las etapas de elevación de voltaje de Flay bat para equipos como

monitores, TV, osciloscopios, etc.

El funcionamiento de este circuito es el siguiente. Durante el semiciclo negativo de la señal de entrada el

diodo D1 se polariza en directa permitiendo que el capacitor C1 se cargue a un valor de voltaje igual al

Voltaje Pico del semiciclo. Cuando ocurre el semiciclo positivo de la señal de entrada el diodo D1 queda

en inversa y el diodo D2 se polariza en directa permitiendo que el capacitor C2 se cargue a un valor de

voltaje igual al doble del voltaje pico del semiciclo (el voltaje pico almacenado en C1 durante el semiciclo

negativo mas el voltaje pico del semiciclo positivo). En este momento ya ocurrió un ciclo completo y C1

se descargo a través de D2 en el capacitor C2 y C2 esta cargado con un voltaje igual al doble del voltaje

pico.

Cuando se repite el semiciclo negativo de la señal de entrada los diodos D1 y D3 quedan polarizados en

directa y D2 en inversa, esto permite que C1 se cargue nuevamente a un valor de voltaje igual al voltaje

pico, mientras tanto el capacitor C2 se descarga a través de D2 cargando al capacitor C3 con el voltaje

que el había almacenado en el semiciclo anterior (2Vp). Al completarse estos semiciclos se obtiene un

voltaje de salida igual al triple del voltaje pico. (3Vp), como lo muestra la figura.

Limitadores de nivel de voltaje con Diodos.

Un circuito limitador de voltaje se encarga de eliminar partes positivas o negativas de una forma de onda

en una señal específica. Este tipo de circuitos es aplicado en la conformación de señales, en protección

de circuitos electrónicos y de comunicación.

Un circuito limitador o recortador positivo, elimina las partes positivos de una señal dependiendo de las

características del circuito. Los limitadores negativos realizan la misma finalidad solo que con los

21


semiciclos negativos de una señal. Los circuitos limitadores se construyen utilizando diodos de pequeña

señal que manejan frecuencias muy altas.

Existen dos grandes tipos de recortadores con diodos, los cuales se clasifican dependiendo si están

conectados en serie o en paralelo. En las configuraciones en serie el diodo se encuentra conectado en

serie con la carga, mientras que las configuraciones en paralelo el diodo que da en paralelo con la carga.

A continuación se muestra un cuadro donde se pueden observar las diferentes configuraciones y la forma

de trabajo de cada una de ellas.

Recortadores en Serie.

Recortadores en Paralelo.

22


Diodo Emisor de Luz. (LED)

En un diodo rectificador normal, al polarizarlo en directa conduce una corriente a través de sus

terminales disipa energía en forma de calor. En un diodo emisor de luz (LED) al ser polarizado en directa

los electrones libres atraviesan la unión PN y cae d un nivel en los huecos. Como pasan

de un nivel de energía alta a uno de baja, disipan energía la cual se puede observar en

forma de luz.

El símbolo eléctrico del diodo se presenta en la figura siguiente, es similar al del diodo

indicando que conduce corriente en una sola dirección (hacia donde apunte la flecha).

Las flechas indican que emite radiación en forma de luz.

Utilizando materiales como galio, arsénico, fosforo, etc, se pueden fabricar LED de diferentes colores

tales como rojo, amarillo, verde, naranja, azul y LED infrarrojos.

Al proceso de emisión de luz mediante la aplicación de una fuente de energía eléctrica se le denomina

luminiscencia.

Para que un LED funcione son necesarias tres condiciones:

1 Estar polarizado en directa.

2 Que el voltaje de fuente sea mayor que el voltaje del LED.

3 Colocar una resistencia limitadora de corriente.

La función de la resistencia limitadora es evitar que circule por el LED una

corriente mayor a su corriente máxima y consumir el exceso de voltaje dentro del

circuito. Dentro de los parámetros eléctricos de los LED su rango de voltaje de

alimentación oscila entre los 1.7V a 3.3V, sus requerimientos de potencia típicas

oscilan entre los 10mW a 150mW con tiempos de vida de mas de 100,000 horas.

Para motivos de estandarización asumiremos que todos los LED con los que

trabajemos en este curso consumen 2 voltios.

Analizando el siguiente circuito, determinaremos el valor de la corriente que circula

por el LED.

Desarrollo:

Aplicando LVK a este circuito obtenemos la siguiente ecuación.

Despejando corriente de LED de la ecuación.

Si reducimos el valor de la fuente de alimentación a 3V, el valor de la corriente disminuye y por tanto el

LED alumbrara menos. Entre mas corriente circule por el LED mayor es su intensidad luminosa, pero si

reducimos el valor de la corriente su intensidad luminosa desciende.

23


Transistores.

Objetivo de unidad:

Conocer el funcionamiento, tipos, características y aplicaciones de los transistores, observados de forma

individual y en diferentes circuitos de aplicación.



1. Diferenciar los tipos de transistor.

2. Diferenciar las distintas regiones de trabajo de los transistores.

3. Explicar el funcionamiento de los diferentes transistores.

4. Analizar el transistor en circuitos de aplicación.

1. DESCRIPCIÓN DEL TRANSISTOR.

El transistor fue descubierto en diciembre de 1947 y dado a conocer en Junio de 1948, en los

Laboratorios Bell por Bardeen, Brattain y Shockley. Estos científicos buscaban un sustituto de los tubos

de vacío, comúnmente llamados válvulas. Descubrieron el transistor de punta de contacto. Más tarde

Shockley creo el transistor de unión. En Julio de 1951 los Laboratorios Bell anuncian la creación de este

dispositivo y en Septiembre del mismo año patentaron su tecnología de fabricación para ambos tipos de

transistor vendiéndolas a 25000 dolares. Este fue el principio de la industria del transistor. Los primeros

en comprarlas fueron RCA, Raytheon, General Electric, Texas Instruments y Transitron.

Los primeros transistores fueron de germanio, sin embargo, conocidas las propiedades del silicio en

cuanto a voltaje y disipación térmica, desbancó a este. En 1955 se fabricaron los primeros transistores de

silicio.

Tipos de Transistores

Transistores Bipolares de unión, BJT,(del ingles, Bipolar Junction Transistor). Existen dos tipos que

son el NPN y el PNP. El termino bipolar refleja el hecho de que los huecos y los electrones participan en

el proceso de inyección hacia el material polarizado de forma opuesta.

Transistores de efecto de campo. ( JFET, MOSFET )

JFET, De efecto de campo de unión: Tambien llamado transistor unipolar, fué el primer transistor de

efecto de campo en la práctica. Lo forma una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P. En

los terminales de la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto de campo

tipo N de la forma más básica.

24


Aplicaciones:

• Amplificadores.

• Conmutadores analógicos.

• Multiplexado.

• Amplificadores de aislamiento y bajo ruido.

• Resistencia controladora de voltaje.

MOSFET, transistores de efecto de campo de metal-oxido semiconductor. En estos componentes, cada

transistor es formado por dos islas de silicio, una dopada para ser positiva, y la otra para ser negativa, y

en el medio, actuando como una puerta, un electrodo de metal.

Un transistor MOSFET consiste en un sustrato de material semiconductor dopado en el que,

mediante técnicas de difusión de dopantes, se crean dos islas de tipo opuesto separadas por un área

sobre la cual se hace crecer una capa de dieléctrico culminada por una capa de conductor. Los

transistores MOSFET se dividen en dos tipos fundamentales dependiendo de cómo se haya realizado el

dopaje:

• Tipo nMOS: Sustrato de tipo p y difusiones de tipo n.

• Tipo pMOS: Sustrato de tipo n y difusiones de tipo p.

Las áreas de difusión se denominan fuente (source) y drenador (drain), y el conductor entre ellos es la

puerta (gate). El transistor MOSFET tiene tres estados de funcionamiento:

1. Estado de corte

2. Conducción lineal

3. Saturación

Existen cuatro tipos de transistores MOSFET:

Transistor IGBT

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar Transistor) es un

dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de

electrónica de potencia.

Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los transistores de efecto

campo con la capacidad de alta corriente y voltaje de baja saturación del transistor bipolar,

combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como

interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET,

mientras que las características de conducción son como las del BJT.

25


Aplicaciones de los IGBT.

• Máquinas eléctricas.

• Variadores de frecuencia.

• Convertidores de potencia.

• UPS.

El Transistor BJT.

El término transistor es la contracción de Transfer (resistor), es decir, de resistencia de transferencia. El

Transistor BJT es un dispositivo electrónico semiconductor que se utiliza como amplificador o Interruptor

electrónico. Es un componente clave en toda la electrónica moderna, el cual es ampliamente utilizado

formando parte de conmutadores electrónicos, puertas lógicas, memorias de ordenadores y otros

dispositivos. En el caso de circuitos analógicos los transistores son utilizados como amplificadores,

osciladores y generadores de ondas.

En definición un transistor es un componente electrónico formado a partir de un material semiconductor

intrínseco (Silicio), al cual se le forman tres regiones dopadas (contaminadas con impurezas) en forma

diferente, como se muestra en la figura 1. De cada una de estas regiones, sale un terminal que recibe

nombres diferentes. Por ser un semiconductor, su uso es extremadamente importante en muchos

circuitos.

Fig. 1

Observe que en este material se han formado dos uniones PN, una entre la base y el colector y otra entre

la base y el emisor. Las regiones emisor y colector, están dopadas con el mismo tipo de impurezas

siendo en este caso materiales del tipo N pero el emisor tiene mayor cantidad de impurezas que el

colector y la región base es un material del tipo P, mas angosta y con pocas impurezas, de tal manera

que este tipo de transistor se conocerá como NPN.

Existen también los transistores PNP que aunque son menos utilizados, tienen las mismas características

de construcción mencionadas anteriormente, con la única diferencia de que el material de las regiones de

colector y emisor es del tipo P y el material de la base es del tipo N. En la figura 2 se muestran los dos

tipos de transistores BJT.

26


Transistor NPN

Estructura de un

transistor NPN

Fig. 2

Transistor PNP

Estructura de un

transistor PNP

La apariencia física de un BJT puede ser muy variada, en la figura 3, se muestran algunos ejemplos de

ellos.

Fig. 3

Un punto que hay que recalcar es que en la simbología eléctrica, el terminal del centro siempre es la

base, pero en su forma física cualquiera de los tres pines puede ser base, colector o emisor.

Tipos de Encapsulados.

Los transistores vienen en muchas presentaciones o encapsulados y estos vienen ligado al tipo de

aplicación en que se les va a utilizar. Cada transistor tiene impreso el tipo de encapsulado que es, siendo

así muy fácil poder encontrar sus características técnicas en un manual como el ECG o NTE. En estos

manuales también se pueden encontrar transistores de características similares o "equivalentes". Entre

los encapsulados están (ver figura 4):

• TO-92: Este transistor pequeño es muy utilizado para la amplificación de pequeñas señales. La

asignación de pines (emisor - base - colector) no está estandarizado, por lo que es necesario recurrir

a los manuales para obtener estos datos.

• TO-18: Es un poco más grande que el encapsulado TO-92, pero es metálico. En la carcaza hay un

pequeño saliente que indica que el pin más cercana es el emisor. Para saber la configuración de

pines es necesario recurrir a los manuales de equivalencias.

• TO-39: tiene le mismo aspecto que es TO-92, pero es mas grande. Al igual que el anterior tiene una

saliente que indica la cercanía del emisor, pero también tiene el pin del colector pegado a la carcaza,

para efectos de disipación de calor.

• TO-220: Se utiliza en aplicaciones en que se deba de disipar potencia algo menor que con el

transistor TO-3, debe utilizar una mica aislante si va a utilizar disipador, fijado por un tornillo

debidamente aislado.

• TO-3: este encapsulado se utiliza en transistores de gran potencia. Como se puede ver en el gráfico

es de gran tamaño debido a que tiene que disipar bastante calor. Está fabricado de metal y es muy

normal ponerle un "disipador" para liberar la energía que este genera en calor. Este disipador no

tiene un contacto directo con el cuerpo del transistor, pues este estaría conectado directamente con el

27


colector del transistor (ver siguiente párrafo). Para evitar el contacto se pone una mica para que sirva

de aislante y a la vez de buen conductor térmico. El disipador de fija al transistor con ayuda de

tornillos adecuadamente aislados que se introducen el los orificios que estos tienen. En el transistor

con encapsulado TO-3 el colector esta directamente conectado al cuerpo del mismo (carcaza).

TO-18 TO-39 TO-126

TO-220 TO-92 TO-11

TO-3 TO-3P TO-202

Fig. 4

28


Prueba estática del transistor BJT.

Una forma de conocer la distribución de los pines Base, Colector y Emisor de un transistor sería recurrir a

la hoja de especificaciones, conociendo el código de identificación del componente, pero existe también

lo que conoceremos como la prueba estática para un BJT, la cual nos permitirá saber de que tipo de

transistor se trata (NPN o PNP), identificar los terminales e incluso verificar su estado (bueno o malo) en

forma estática (sin conectarlo); sin embargo, algunas veces se hace necesario probar el transistor en

forma dinámica (funcionando en un circuito) para estar seguros de su estado.

Para identificar el tipo de transistor y sus terminales, se utiliza el conocimiento de su construcción.

1. Sabiendo que en un transistor hay dos uniones PN y que el terminal de la base es común a

ambas (ver Fig. 2), utilice el tester en modo de prueba de diodos e identifique el terminal de la

base.

2. Dependiendo de la polaridad que resultara el terminal de la base, así será el tipo de transistor. Si

la base es (+) el transistor es NPN y si la base es (-) será del tipo PNP.

3. Pruebe que el comportamiento de las dos uniones PN (Base–Emisor y Base-colector) sea como

el de un diodo.

4. La unión (Base – Emisor), dará un valor mayor que la unión (Base – Colector) cuando se

polarice la unión en directa (debido a la diferencia en el dopado), identificando de esta manera los

terminales.

5. Si las uniones P N no miden como un diodo, será un indicativo de mal estado del transistor o

talvez el componente de tres terminales que se esta midiendo no es un BJT.

6. Al medir entre colector – emisor (con cualquier polaridad), deberá obtenerse una lectura igual a la

medición de una unión PN en inversa o bien una lectura de resistencia muy elevada (si utiliza un

tester analógico) si el transistor esta en buen estado.

Teoria de operación del Transistor BJT.

Puede decirse que El BJT es un componente que

servirá de acople entre dos zonas de un circuito

operando en uno de los tres estados que

conoceremos como regiones de trabajo que son:

CORTE: No circula corriente eléctrica por la Base,

por lo que, la corriente de Colector es nula. La

tensión entre Colector y Emisor es la de la fuente

de alimentación. El transistor, entre Colector y

Emisor se comporta como un interruptor abierto.

La resistencia entre colector y emisor tiende a

infinito su valor.

IB = IC = IE = 0;

V CE = Vbat

V BE=0V

SATURACIÓN: Cuando por la Base circula una

intensidad, se aprecia un incremento de la

corriente de colector considerable. En este caso

el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado. De esta forma, se puede

decir que la tensión de la batería se encuentra en la carga conectada en el Colector. En la zona de

saturación el transistor llega a manejar la máxima corriente de colector la cual esta limitada por el voltaje

Vcc y la suma de las resistencias de colector a emisor. En este punto aunque la corriente de base

continúe aumentando la de colector ya no lo hará debido a que llego a su valor máximo.

29


Cuando un transistor trabaja en la zona de corte y la de saturación se dice que trabaja como

Interruptor.

IB IC ; Vbat = RC X IC.

ACTIVA: Actúa como amplificador. Puede dejar pasar más o menos corriente. En este caso el responde

a la ganancia de corriente el cual es un parámetro también importante para los transistores ya que

relaciona la variación que sufre la corriente de colector para una variación de la corriente de base. Los

fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de características, también aparece con la denominación

hFE. Se expresa de la siguiente manera:

β = IC / IB

En la siguiente grafica se muestra un resumen del comportamiento del transistor BJT dentro de sus tres

posibles regiones de trabajo.

Saturación Corte Activa

VCE ≈ 0.2V ≈ VCC Variable

VRC ≈ VCC ≈ 0 Variable

IC Máxima ( Vcc/Rc). = ICEO ≈ 0 Variable (dc * IB)

IB Variable = 0 Variable

VBE ≈ 0,8v < 0,7v ≈ 0,7v

Fig. 5

Fig. 6

Para comprender en mejor forma como funciona un

transistor, se hará una comparación con una

actividad cotidiana, un fenómeno físico que todos

experimentamos a diario, como es el hecho de abrir y

cerrar un grifo de agua.

En la figura 7 se muestra la comparación del

funcionamiento de un grifo de agua con el de un

transistor. La abertura de la llave del grifo equivale a

la corriente de la base y el flujo de agua a la corriente

30


de colector. Si la llave esta cerrada, no hay flujo de agua y eso equivale a que no hay corriente de base y

por lo tanto no hay corriente de colector. (región de corte). Al abrir la llave en una posición intermedia hay

un flujo de agua constante proporcional a la abertura de la llave y eso equivale a que en el transistor

habrá una corriente de colector constante proporcional a la corriente de base Ic = Ib . (región activa). Si

se abre la llave por completo, el flujo de agua será el máximo posible; esto equivale a que en el transistor

se incremente la corriente de base a un valor tal que la corriente de colector sea la máxima posible en el

circuito. (región de saturación).

Pero lo que ocurre realmente, es que la resistencia que presenta al transistor (estando polarizado) entre

sus terminales colector – emisor, es variable y depende de la corriente que circula entre la base y el

emisor.

¿Cómo debe conectarse un transistor para que puede operar en alguna de las tres regiones de trabajo?

Existen varias maneras de polarizar (forma de conectar) un transistor bipolar, pero esencialmente lo que

debe cumplirse es que:

1. La unión base emisor este polarizada en directa

2. La unión base colector este polarizada en inversa.

En la figura 8 se han representado dos circuitos típicos de polarización de un BJT donde puede verse

como circularan las corrientes cuando el interruptor “S” sea cerrado.

Fig. 8

Observe que en ambos casos se cumplen las dos condiciones mencionadas anteriormente. Como el

transistor en NPN, la unión base-emisor queda polarizada en directa por medio de la fuente Vb y el

colector que de un material tipo N es polarizado con “+” por medio de la fuente Vc.

Rc puede ser la carga que se desea controlar por medio de la acción del interruptor “S”.

Valores nominales y hoja de especificaciones del transistor BJT.

Como ya sabemos, el transistor tiene dos uniones PN y estas son sometidas a diferentes condiciones de

polarización mientras el transistor esta funcionando, de tal manera que no cualquier transistor soportará

cualquier condición de trabajo. Los fabricantes de BJT, someten a éstos a numerosas pruebas para

obtener los valores nominales (o promedio) que los transistores pueden soportar y así proporcionan la

información necesaria (parámetros eléctricos) para poder utilizar el componente que mejor responda a la

aplicación particular. Dependiendo del tipo de transistor, así será la cantidad de parámetros que el

fabricante pondrá en la hoja de especificaciones; a continuación se definirán algunos de los parámetros

más importantes del BJT.

31


• V CEO: Voltaje Colector – Emisor (con la base abierta)

• V CBO: Voltaje colector - Base (con el emisor abierto)

• V EBO: Voltaje Emisor - Base (con el colector abierto)

• I C: Corriente de colector continua

• hfe: Ganancia de corriente ()

• T J , T STG: Rango de temperatura de operación y almacenaje

Puede haber muchos parámetros mas en una hoja de especificaciones, pero dependiendo de la

aplicación, así debemos “extraer” la información pertinente de la hoja.

POLARIZACION DEL TRANSISTOR BJT

Conocemos que el transistor tiene 3 zonas de trabajo: corte, saturación y activa. Cuando el transistor se

desee amplifique deberá definirse su punto Q en la región lineal.

PUNTO Q: Es lograr para el dispositivo una determinada corriente (ICQ) y un VCEQ.

32


2. POLARIZACION FIJA

La configuración de amplificación más popular (EC) aplica la señal de entrada a la base del transistor con

el emisor como terminal común.

El circuito de polarización fija, mostrado a continuación, tiene la ventaja de utilizar una sola fuente DC

pero presenta la desventaja de inestabilidad en el punto Q debido a las variaciones de temperatura y de

.

Para la configuración de polarización fija de la siguiente figura determine:

a) IBQ

Solución:

b) ICQ

c) VCEQ

d) VC

e) VB

f) VE

470 K

VO = 16 V

2.7 K

VC

ß = 90

VE

Analizando malla entrada, se obtiene:

470 K

ß = 90

VCC – IBRB – 0.7 V = 0

Despejamos IB

16 V

IB =

IB =

VCC - VBE

RB

16 V - 0.7

470K

IB =

32.55µA

Analizando malla de salida:

Como IC = ßIB

Tenemos:

IC = 90(32.55µA) = 2.93mA

IC = 2.93mA

2.7 K

16 V

VCE –ICRC –VCE = 0

Despejamos VCE

VCE = 16V – 2.93mA(2.7K)

VCE = 8.09 V

VE = 0V

Encontramos VC

VC = VCC – ICRC

VC = 16V – 2.93mA(2.7K)

VC = 8.09 V

Encontramos VB =

VB = VBE + VE

VB = 0.7V + 0

VB = 0.7 V

33


3. POLARIZACIÓN CON EMISOR

12 V

IB =

RB

2mA

RC

7.6 V

a) RC

b) RE

c) RB

IC ß

2mA

IB =

80

IB = 25µA

VB

VCE

ß = 80

RB =

VCC - VBE

IB

- (1 + ß) R E

RE

2.4 V

RB =

12 - 0.7

25µA

- (81) 1.2Kohm

RE =

VE

IE

RE = 2.4V

2mA

RE =

1.2K

RB =

355 K

VCE = VCC – IC(RC +RE)

VCE = 12V – 2mA(1.2K + 2.2K)

VCE = 5.2 V

RC =

RC =

RC =

VCC - VC

IC

12 - 7.6 V

2mA

2.2K

VC = VCC – IC(RC)

VB = VCC – IB(RB)

VB = 12 V – 25µA(355K)

VB = 3.1 V

4. CIRCUITO DE POLARIZACION POR DIVISOR

DE TENSIÓN (INDEPENDIENTE DE )

Este circuito presenta la ventaja de que aunque la temperatura

afecte al del transistor, el punto “Q” no es alterado en forma

apreciable.

ANALIS APROXIMADO

Los cálculos efectuados de esta manera pueden diferir de los

valores exactos en un error porcentual muy bajo (2 – 5 %), por

lo que los valores obtenidos serán válidos en la mayoría de los

casos.

34


Consideraciones:

La resistencia de entrada en este circuito debe ser mayor que la R2.

Ib 0 ; Ie Ic

En estos circuitos, lo que se desea es un voltaje colector – emisor (Vce) y una corriente de colector (Ic)

definidos y estables (datos para el diseño del circuito), por lo tanto conviene empezar el análisis por la

malla de colector.

Para la malla de colector:

Vcc – Ic (Rc) – Vce – Ie (Re) = 0

pero Ie = Ic

Entonces Vce = Vcc – Ic (Rc + Re)

Por lo general Vce e Ic , serán los datos para calcular las resistencias de polarización.

El voltaje en Re (Ic Re) se escogerá de manera conveniente para que el voltaje en el colector (que será

la salida de este circuito) tenga el valor deseado.

Como Ic está ya definida y la caída de voltaje en Re será escogida convenientemente, entonces:

Re = Voltaje en Re / Ic

El voltaje en Rc, se obtiene despejando el término Ic (Rc) de la ecuación de la malla.

Ya conociendo el voltaje en Rc = Ic (Rc)

Rc = Voltaje en Rc / Ic

Para la malla de base:

Vb – 0.7V – Ic (Re) = 0

Considerando que Ib = 0

Donde Vb = Voltaje en R2

y aplicando divisor de tensión:

Vb = Vcc ( R2 / R1 + R2 ) R1 = R2 (Vcc – Vb) / Vb

R2 se escoge de manera que sea menor que la resistencia de entrada del circuito.

La resistencia de entrada en este circuito = (R1 R2 / R1 + R2) + Re

Ejercicio.

Para el circuito de la figura 53, calcule las condiciones del punto “Q” del BJT ( Ic y Vce). Si Vcc =

22V; R1 = 39 K; R2 = 3.9 K; Rc =10 K; Re = 1.5 K

El Transistor como amplificador.

La necesidad de amplificar las señales es casi una necesidad constante en la mayoría de los sistemas

electrónicos. En este proceso, los transistores desarrollan un papel fundamental, pues bajo ciertas

condiciones, pueden entregar a una determinada carga una potencia de señal mayor que la que

absorben.

El análisis de un amplificador mediante su asimilación a un cuadripolo (red de dos puertas), resulta

35


interesante ya que permite caracterizarlo mediante una serie de parámetros relativamente simples que

nos proporcionan información sobre su comportamiento.

De esta forma podemos definir los siguientes parámetros:

1. Ganancia de tensión (normalmente en decibelios): Av = Vo/Vi

2. Impedancia de entrada (ohmios): Zi = Vi/Ii

3. Impedancia de salida (ohmios): Zo = Vo/Io (para Vg=0)

4. Ganancia de corriente (normalmente en decibelios): Ai = Io/Ii

5. Ganancia de potencia (normalmente en decibelios): Ap = Po / Pi

Un amplificador será tanto mejor cuanto mayor sea su ganancia de tensión y menor sea su impedancia

de entrada y salida.

En cuanto a la frecuencia, los amplificadores dependen de esta, de forma que lo que es válido para un

margen de frecuencias no tiene porqué serlo necesariamente para otro. De todas formas, en todo

amplificador existe un margen de frecuencias en el que la ganancia permanece prácticamente constante

(banda de paso del amplificador).

El margen dinámico de un amplificador es la mayor variación simétrica de la señal que es capaz de

presentar sin distorsión a la salida; normalmente expresado en voltios de pico (Vp) o voltios pico-pico

(Vpp).

Amplificador en el dominio de CA

Empezaremos ahora a estudiar la respuesta ca a pequeña señal del amplificador BJT revisando los

modelos que se utilizan con mayor frecuencia para representar el transistor en el dominio de ca senoidal.

Una de nuestras primeras inquietudes en el análisis de ca senoidal en redes de transistores es la

magnitud de la señal de entrada. Ello determinará si deben aplicarse técnicas de pequeña señal o

técnicas de gran señal. No existe una línea divisoria entre las dos, pese la aplicación, así como la

magnitud de las variables de interés relativas a las escalas de las características del dispositivo,

determinarán casi siempre con bastante claridad cuál método es el apropiado. La técnica de pequeña

señal se presenta en esta sección.

Hay dos modelos que se utilizan por lo común en el análisis de ca de pequeña señal de redes de

transistor: el modelo equivalente híbrido y el modelo re. Este capítulo no sólo presenta ambos modelos,

sino que define el papel que cada uno desempeña y la relación que

existe entre ellos.

Se sabe que el transistor puede emplearse como un dispositivo

amplificador. Es decir, la señal de salida senoidal es mayor que la

señal de entrada o, estableciéndolo de otra manera, la potencia de ca

de salida es mayor que la potencia de ca de entrada. La pregunta que

surge entonces es ¿cómo la salida de potencia de ca puede ser

mayor que la potencia de ca de entrada? La conservación de la

energía dicta que en función del tiempo, la salida de potencia total, Po

de un sistema no puede ser mayor que su entrada de potencia, Pi y

que la eficiencia definida por Po / P¡ no puede ser mayor que 1. El

factor que no se considera en la discusión anterior, que permite una

36


salida de potencia de ca mayor que la potencia de entrada de ca, es la potencia aplicada de cd.

Representa una contribución a la potencia de salida total aún cuando parte de ella se disipa a través del

dispositivo y los elementos resistivos. En otras palabras, existe un intercambio" de potencia de cd al

dominio de ca, el cual permite establecer una muy alta potencia de salida de ca. De hecho, una

eficiencia-de conversión se define por medio de = Po(ca)/Pi(cd) donde Po(ca) es la potencia de ca en la

carga, y P¡(cd) la potencia suministrada de cd.

Quizás el papel que juega la fuente de cd se describa mejor al considerar primero la red simple de cd de

la figura de la parte superior. La dirección resultante del flujo se muestra en la figura con una gráfica de la

corriente i contra el tiempo. Insertemos ahora un mecanismo de control, como se muestra en la figura de

la parte de abajo. El mecanismo de control se constituye de tal

forma que la aplicación de una señal relativamente pequeña al

mecanismo de control puede resultar en una oscilación mucho

más grande en el circuito de salida.

Para el sistema de la figura siguiente el valor pico de la

oscilación se controla mediante el nivel establecido de cd.

Cualquier intento de exceder el límite establecido por el nivel

de cd resultará en un "recorte" aplanado de la región pico de la

señal de salida. Por lo tanto, en su totalidad, un diseño

apropiado de amplificador requiere que los componentes de cd

y de ca sean sensibles a cada uno de los otros requerimientos

y limitaciones. Sin embargo, es en verdad un hecho afortunado

que los amplificadores de pequeña señal de transistor puedan

considerarse lineales para la mayoría de las aplicaciones,

permitiendo el uso del teorema de superposición para separar

el análisis de cd del análisis de ca.

ÍNEA DE CARGA DE CA.

Excursión máxima de salida de ca al voltaje de ca pico a pico máximo, sin recortes, que puede

proporcionar un amplificador.

La línea de carga de ca es una ayuda visual para entender la operación con señales grandes.

37


Modelado del transistor BJT.

La clave del análisis de pequeña señal de transistor es el empleo de los circuitos equivalentes (modelos)

que serán introducidos en este capítulo. Un modelo es la combinación de elementos de circuito,

seleccionados adecuadamente, que mejor aproximan el comportamiento real de un dispositivo

semiconductor en condiciones específicas de operación.

Una vez determinado el circuito equivalente de ca, el símbolo gráfico del dispositivo puede sustituirse en

el esquema mediante este circuito, y se pueden aplicar los métodos básicos del análisis de circuitos de

ca (análisis de nodos, análisis de mallas y el teorema de Thévenin) para determinar la respuesta del

circuito.

Hay dos teorías actuales acerca de cuál será el circuito equivalente que ha de sustituir al transistor.

Durante muchos años la industria y las instituciones educativas confiaron ampliamente en los parámetros

híbridos (que se presentarán en breve). El circuito equivalente de parámetros híbridos seguirá siendo

muy popular, aun cuando en la actualidad debe competir con un circuito equivalente derivado

directamente de las condiciones de operación del transistor, el modelo re. Los fabricantes siguen

especificando los parámetros híbridos para una región de operación particular en sus hojas de

especificaciones. Los parámetros (o componentes) del modelo re pueden derivarse directamente de los

parámetros híbridos en esta región. Sin embargo, el circuito equivalente híbrido adolece de estar limitado

a un conjunto particular de condiciones de operación si se considerara preciso. Los parámetros del otro

circuito equivalente pueden determinarse para cualquier región de operación dentro de la región activa y

no están limitados por un solo grupo de parámetros incluidos en la hoja de especificaciones. A su vez, no

38


obstante, el modelo re no tiene un parámetro que defina el nivel de impedancia de salida del dispositivo y

el efecto de retroalimentación de la salida a la entrada.

Puesto que en la actualidad ambos modelos se emplean de manera extensa, los dos se examinan en

detalle. En algunos análisis y ejemplos se empleará el modelo híbrido, en tanto que en otros se utilizará

en forma exclusiva el modelo re. No obstante, en el texto se hará todo lo necesario para mostrar la forma

tan estrecha en que se relacionan los dos modelos y cómo la habilidad en el manejo de uno de ellos

conduce a una destreza natural en el manejo del otro. Con el fin de mostrar el efecto que tendrá el

circuito equivalente de ca sobre el análisis que sigue, considérese el circuito de la figura 3. Supongamos

por el momento que el circuito equivalente de ca de pequeña señal para el transistor ya ha sido

determinado. Puesto que sólo nos interesa la respuesta de ca del circuito, todas las alimentaciones de cd

pueden sustituirse por equivalentes de potencial cero (corto circuito), ya que determinan únicamente el

nivel de cd (nivel quiesciente) o de operación del voltaje de salida y no la magnitud de la excursión de la

salida de ca. Esto se muestra claramente en la figura 4. Los niveles de cd fueron importantes

simplemente para determinar el punto Q de operación adecuado. Una vez determinado, es posible

ignorar los niveles de cd en el análisis de ca de la red. Además, los capacitores de acoplamiento C1 y C2

y el capacitor de desvío C3 se eligieron de modo que tuvieran una reactancia muy pequeña a la

frecuencia de aplicación. Por lo tanto, es posible también reemplazarlos para todos los propósitos

prácticos por medio de una trayectoria de baja resistencia (corto circuito). Nótese que esto producirá el

"corto circuito" de la resistencia de polarización de cd, RE. Recuérdese que los capacitores tienen un

equivalente de circuito abierto en condiciones de estado estable cd, permitiendo un aislamiento entre

etapas en los niveles de cd y las condiciones de operación.

Figura 3, Circuito de transistor examinado en este análisis introductorio

Figura 4, Red de la figura 3 después de eliminar la alimentación de cd

39


La conexión común de tierra y el rearreglo de los elementos de la figura 4 dará como resultado una

combinación en paralelo de los resistores R1, R2. RC que aparecerá del colector al emisor como se

muestra en la figura 5. Como los componentes del circuito equivalente del transistor insertado en la figura

5 son aquellos con los que ya nos hemos familiarizado (resistores, fuentes controladas, etc.), las técnicas

de análisis tales como superposición y el teorema de Thévenin, entre otras, pueden aplicarse para

determinar las cantidades deseadas.

Figura 5, Circuito de la figura redibujado para el análisis de pequeña señal ca.

Examinaremos aún más la figura 5 e identifiquemos las cantidades importantes que se determinarán en

el sistema. Puesto que sabemos que el transistor es un dispositivo amplificador, esperaríamos alguna

indicación de cómo se relacionan el voltaje de salida Vo y el de entrada Vi, es decir, la ganancia en

voltaje. Note en la figura 5 que para esta configuración Ii = Ib, e Io = Ic lo cual define la ganancia en

corriente Ai = Io / Ii. La impedancia de entrada Zi y la impedancia de salida Zo probarán ser de particular

importancia en el análisis que se detalla a continuación. Se proporcionará mucha más información acerca

de estos parámetros en las secciones siguientes. Por tanto, el equivalente de ca para una red se obtiene

por medio de:

1. El establecimiento de todas las fuentes de cd a cero y su reemplazo por un corto circuito equivalente.

2. El reemplazo de todos los capacitores por un corto circuito equivalente.

3. La eliminación de todos los elementos sustituidos por los corto circuitos equivalentes introducidos en

los pasos 1 y 2.

4. El dibujar de nuevo la red en una forma más lógica y conveniente.

En las secciones siguientes se presentarán los circuitos equivalentes re e híbrido para completar el

análisis de ca de la red de la figura 5.

40


5. EL TRANSISTOR MOSFET DE POTENCIA

Introducción teórica:

Los transistores MOSFET se han convertido en uno de los dispositivos mas utilizados en el diseño y la

construcción de los circuitos integrados para computadoras digitales y en el control de potencia. Los

MOSFET se dividen en dos tipos, el Incremental y el Decremental, a su ves cada uno de estos tipos

posee una subdivisión que son los de canal N y los de canal P.

En la siguiente figura se observa el símbolo eléctrico de cada uno de los tipos de MOSFET.

Por su sencillo manejo y elevada velocidad de conmutación, entre otros motivos, los transistores

MOSFET se han afianzado en la gran mayoría de las aplicaciones de potencia. Los MOSFET han

logrado desplazar a los transistores bipolares (BJT), a los que superan en prestaciones. Los nuevos

desarrollos desde el punto de vista microelectrónico permiten aventurar un futuro prometedor para los

MOSFET, si bien con la creciente competencia de los IGBT.

La sencillez de manejo de los MOSFET es uno de los argumentos que los distinguen respecto a los BJT,

el MOSFET es gobernado por medio de la tensión, mientras que el BJT lo es por medio de la corriente. El

transistor MOSFET consta de tres terminales el drenador (D), el surtidor (S) y la puerta (G).

Estructura del MOSFET

Se trata de una estructura MOS de cuatro terminales en la que el substrato semiconductor es de tipo p

poco dopado. A ambos lados de la interfase Oxido-Semiconductor se han practicado difusiones de

41


material n, fuertemente dopado (n + ).

Los cuatro terminales de la estructura de la Fig. son:

G -- Puerta o Gate

B -- Substrato o Body

D -- Drenador o Drain

S -- Fuente o Source

La polarización de los terminales del Mosfet comprende dos fuentes como se muestra en la fig.2

Fig.2 conexión de las fuentes a un transistor Mosfet

Se consideran ahora tres casos, según los valores que tome la tensión VGS :

1. VGS = 0: Esta condición implica que v GB =0, puesto que v SB =0. En estas condiciones no

existe efecto campo y no se crea el canal de e - debajo de la puerta. Las dos estructuras PN se

encuentran cortadas (B al terminal más negativo) y aisladas. i DS = 0 aproximadamente, pues se

alimenta de las intensidades inversas de saturación.

VGS 0 = por lo tanto i DS = 0

2. La tensión v GS crea la zona de empobrecimiento o deplexión en el canal. Se genera carga

eléctrica negativa en el canal debida a los iones negativos de la red cristalina (similar a la de una

unión PN polarizada en la región inversa), dando lugar a la situación de inversión débil

anteriormente citada. La aplicación de un campo eléctrico lateral v DS > 0, no puede generar

corriente eléctrica i DS .

3. La tensión v GS da lugar a la inversión del canal y genera una población de e – libres debajo del

oxido de puerta y p + al fondo del substrato. Se forma el CANAL N o canal de electrones, entre el

drenador y la fuente (tipo n + ) que modifica las característica eléctricas originales del sustrato.

Estos electrones son cargas libres, de modo que en presencia de un campo eléctrico lateral

podrían verse acelerados hacia D o S. Sin embargo, existe un valor mínimo de v GS para que el

número de electrones sea suficiente para alimentar esa corriente es V Th , denominada

TENSIÓN UMBRAL.

Por lo tanto, se pueden diferenciar dos zonas de operación para valores de v GS positivos:

1. Si VGS < VTh la intensidad i DS =0 (en realidad solo es aproximadamente cero) y decimos que el

transistor opera en inversión débil. En ella, las corrientes son muy pequeñas y su utilización se

enmarca en aplicaciones de muy bajo consumo de potencia. Se considerará que la corriente es

siempre cero.

42


2. De otro lado, si v GS >= V Th , entonces i DS distinto de cero, si v DS es no nulo. Se dice que el

transistor opera en inversión fuerte.

Mientras mayor sea el valor de v GS , mayor será la concentración de cargas libres en el canal y por

tanto, será superior la corriente i DS . Al ser la intensidad i DS proporcional a v GS y v DS , se puede

estudiar la relación paramétrica (i DS , v DS ) con v GS como parámetro. Se obtiene la curva de la Fig. 3.

En ella se aprecia cómo a partir de un valor dado de la tensión v DS ,la intensidad i DS permanece

constante.

Fig. 3 Curva de comportamiento Ids vrs VDS

Se puede resumir lo expuesto de la siguiente manera:

- REGION DE CORTE:

- REGION DE CONDUCCIÓN:

Dentro de la región de conducción podemos identificar dos posibles situaciones para el MOS:

- REGION ÓHMICA: i DS aumenta con v DS , es decir, el MOSFET se comporta como un resistor (no

lineal).

- REGION DE SATURACIÓN: i DS es aproximadamente constante con v DS .Se comporta como una

fuente de intensidad controlada por tensión (v GS = cte).

Fig.4 Dependencia de la corriente Ids Vrs. VGS

En la fig.4 se muestra la curva de dependencia de la corriente Ids con respecto a la tensión VGS. El

funcionamiento del transistor MOS en conmutación implica que las tensiones de entrada y salida del

circuito posee una excursión de tensión elevada (0,V DD ) entre los niveles lógicos alto (V H, asociada a

la tensión V DD ) y bajo (V L , asociada a la tensión 0). Para el nivel bajo, se persigue que v GS = 0V

y para el nivel alto de entrada una tensión comúnmente de 10 Volt.

Básicamente, el MOSFET se controla aplicando una determinada tensión

43


entre el la puerta y el surtidor (VDS ). A partir de un determinado valor (VT ), el transistor entra en

conducción (figura 1). En ese momento se origina un flujo

de corriente entre drenador y surtidor (IDS ). VDS e IDS indican la tensión y la corriente de trabajo del

dispositivo.

El MOSFET, al igual que todo circuito electrónico, integra una serie de elementos parásitos,

fundamentalmente resistencias, condensadores y diodos ocasionados

a nivel microelectrónico. Tales elementos generan pérdidas, por lo que es preciso estudiar a fondo las

características que proporciona el fabricante. El elemento

interno de mayor relevancia es la resistencia directa en conducción (rDS(on) ) puesto que determina el

nivel que alcanzará la corriente IDS . Para ello hay que

tener en cuenta que, para una VDS determinada, cuanto más bajo sea el valor de rDS(on) , más elevada

será IDS .

rDS(on) es la resistencia entre la fuente S y drenaje D cuando el Mosfet se encuentra en completa

conducción, se puede obtener midiendo el voltaje Vds y dividiendo por la corriente Ids

Como es obvio, los esfuerzos de los fabricantes se dirigen, de manera muy especial, hacia la reducción

del valor de esta resistencia.

Actualmente, los dispositivos más avanzados se caracterizan por una rDS(on) muy baja, del orden de

únicamente varios miliohmios. El valor de rDS(on) resulta de la suma de varias resistencias internas del

MOSFET y es un parámetro proporcionado por el fabricante.

EL MOSFET EN CONMUTACIÓN.

Los MOSFET se han impuesto a los transistores bipolares, debido a la respuesta en conmutación.

De entrada, la frecuencia de conmutación que pueden alcanzar los MOSFET es muy superior debido a su

propio diseño interno. La velocidad de conmutación está determinada por el tiempo requerido para

establecer cambios de tensión a lo largo de las capacidades parásitas del dispositivo.

El funcionamiento de este dispositivo consiste en que cuando no se aplica ningún voltaje a la compuerta

(Gate) de un MOSFET de canal tipo n, las conexiones entre el electrodo de la fuente (Source) y el

electrodo del drenador (Drain) quedan interrumpidos, es decir, no circula corriente. Cuando se aplica un

voltaje positivo (con respecto a la fuente) a la compuerta, las cargas positivas son depositadas en el

metal de la compuerta, como consecuencia las cargas negativas es inducida en el semiconductor tipo p a

la región del aislante semiconductor.

Se puede estudiar la relación paramétrica (i DS , v DS ) con v GS como parámetro. Se obtiene la curva

de la Fig. 4.. En ella se aprecia cómo a partir de un valor dado de la tensión v DS ,la intensidad i DS

permanece constante. Este efecto se puede explicar desde el punto de vista de concentración de e -

disponible en el canal.

La situación que acontece cuando se aplica una tensión v DS pequeña a un transistor en inversión

fuente. Al estar más positivamente polarizada la región del drenador respecto del sustrato, la

concentración de e – se hace mayor en las cercanías de la fuente. Si se incrementa la tensión v DS por

encima de un cierto nivel, la tensión en el drenador se eleva tanto que sitúa a la tensión V GD por debajo

del valor umbral necesario para la existencia de canal de e - . A partir de ahí la corriente de drenador se

independiza prácticamente de v DS .

La Curva característica de salida Fig.2 Nos relaciona la intensidad de drenador con la tensión drenadorfuente,

para valores conocidos de la tensión puerta-fuente. Las dos regiones más importantes a distinguir

44


en esta característica son la región lineal y la de saturación. Aunque también existan las regiones de

corte y de ruptura.

El interés de la zona lineal, es que no se van a alcanzar tensiones de salida elevadas, ya que interesa

que la pérdida de potencia sea lo menor posible, lo que se consigue disminuyendo RDS(on), que en

definitiva consiste en mantener la VDS en valores bajos. ( Esta zona no es de interés en Electrónica de

Potencia)

En la región de saturación, para un valor concreto de tensión VGS, la intensidad del drenador ID

permanece constante a pesar de la variación de la tensión Vds.

Comparando el MOSFET con el transistor bipolar, se aprecia claramente que se intercambian las

regiones lineal y de saturación.

La figura 5 muestra un circuito tipico de control de conmutación en el cual el Mosfet controla el encendido

a una carga (foco)

Si Vgs = 0 el Mosfet se encuentra en corte y si Vgs = 8 Voltios el Mosfet entra a conducción máxima.

En síntesis podemos decir que el Mosfet es una buena selección en aplicaciones de voltajes de hasta

unos 100 con altas corrientes y alta velocidad de conmutación como se necesita en la técnica PWM.

Comparado con el transistor BJT, el diseño de circuitos de excitación es mucho mas sencillo ya que

solamente es necesario aplicar a la compuerta 0 voltios para colocarlo en corte, y 10 voltios paraque

entre en saturación.

Una ventaja mas de los Mosfet es su facilidad de conectarlos en paralelo.

Para las aplicaciones de alto voltaje (300 a 1000V.) la mejor opción es utilizar IGBT (transistor de

compuerta aislada) que son transistores compuestos de un Mosfet y un Transistor BJT.

Fig. 5 circuito de conmutación basico de un Mosfet.

45


Unidad 3: Transductores.

Objetivo de unidad:

Conocer algunos dispositivos transductores que existen en los circuitos de aplicación para su posterior

análisis.



1. Describir el funcionamiento de los dispositivos optoelectrónicos.

2. Describir las características principales de los dispositivos optoelectrónicos.

3. Identificar los tipos de dispositivos optoelectrónicos.

4. Identificar el uso de las resistencias sensibles a la temperatura.

LDR (Light dependent Resistor).

El LDR es una resistencia que varía su valor dependiendo de la cantidad de luz que lo ilumina.

Fig. 32

Los valores de una fotorresistencia cuando está totalmente iluminada y cuando está

totalmente a oscuras varía, pero no pasa de 1K (1000 Ohms) en iluminación total y no es

menor a 50K (50,000 Ohms) cuando está a oscuras.

El valor de la fotorresistencia (en Ohmios) no varía de forma instantánea cuando se pasa

de luz a oscuridad o al contrario, y el tiempo que se dura en este proceso no siempre es

igual si se pasa de oscuro a iluminado o si se pasa de iluminado a oscuro.

Esto hace que el LDR no se pueda utilizar en muchas aplicaciones, especialmente

aquellas que necesitan de mucha exactitud en cuanto a tiempo para cambiar de estado

(oscuridad a iluminación o iluminación a oscuridad) y a exactitud de los valores de la

fotorresistencia al estar en los mismos estados anteriores.

Pero hay muchas aplicaciones en las que una fotorresistencia es muy útil. En casos en que la exactitud

de los cambios no es importante como en los circuitos:

Luz nocturna de encendido automático, que utiliza una fotorresistencia para activar una o más luces al

llegar la noche.

Opto acopladores.

Los opto acopladores también se denominan opto aisladores o dispositivos de acoplamiento óptico.

Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar señales de un circuito

a otro sin conexión eléctrica. Fundamentalmente este dispositivo está formado por una fuente emisora de

luz, y un foto sensor de silicio, que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso.

46


Tipos de Opto acopladores.

Existen varios tipos de opto acopladores cuya diferencia entre sí depende de los dispositivos de salida

que se inserten en el componente. Según esto tenemos los siguientes tipos:

Fototransistor: o lineal, conmuta una variación de corriente de entrada en una variación de tensión de

salida. Se utiliza en acoplamientos de líneas telefónicas, periféricos, audio..

Optotiristor: Diseñado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento entre una señal lógica y la red.

Optotriac: Al igual que el optotiristor, se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensión a la red.

En general pueden sustituir a relés ya que tienen una velocidad de conmutación mayor, así como, la

ausencia de rebotes.

Símbolo del opto transistor

Símbolo de un opto transistor en configuración Darlington

Símbolo de un opto transistor de encapsulado ranurado

Símbolo del Optotiristor

Tipos de Encapsulados.

Símbolo Optotriac

El encapsulado varia en función del tipo de opto acoplador y de su aplicación, así como del número de

unidades que se encuentren en su interior. En el caso de opto acopladores sencillos la cápsula, de tipo

DIL, suele tener 6 patillas, siendo estos los más utilizados (observa en la figura su construcción interna).

Los dobles, también de tipo DIL tienen 8 pines; algunos pueden tener hasta cuatro unidades en cápsulas

DIL de 16 patillas.

Normalmente, los pines del elemento emisor están a un lado de la cápsula y los del sensor en el lado

opuesto.

47


Existen unos encapsulados diferentes en los que, físicamente se puede interrumpir el haz luminoso

(usados para control de posición, nº de revoluciones, cerraduras...). De esta forma el encapsulado

presenta una ranura entre el emisor y el receptor. Se les denomina de cápsula ranurada o fotocélulas de

herradura.

Opto transistor insertado en cápsula tipo DIL

Prueba estática de un transductor óptico.

Para probar estos dispositivos se hace necesario energizarlo como se indica en la siguiente figura:

Polarice el Led con un voltaje de 12 v y coloque una

resistencia de 820 para limitar la corriente del mismo.

Mida el valor de resistencia entre colector y emisor deL

fototransistor cuando hay paso de radiación y con la

polaridad indicada. ( esta deberá ser del orden de los K)

Mida nuevamente el valor de resistencia impidiendo el

paso de radiación. (este valor deberá ser del orden de los

M)

Circuito de prueba activo:

Calculo de R.

R = (V – 1) / 15 mA

El valor de R1 dependerá del voltaje de polarización (V) y

del valor de corriente máximo que se desee en el colector

pero no olvide que el dispositivo tiene sus propios límites,

los valores típicos de corriente máxima tanto para LED

infrarrojo como para fototransistor oscilan de 40 - 60mA y

la caída de voltaje en un LED infrarrojo polarizado en

directa de es 1 V.

El voltaje entre colector y emisor, debe ser un valor bajo cuando el transistor esta en saturación (menor

de 1V) y aproximadamente igual al de polarización cuando este en corte.

48


Unidad 4: Amplificadores Operacionales.

Objetivo de unidad:

Describir el funcionamiento y las características de los amplificadores operacionales.



1. Identificar cada terminal del amplificador operacional y conocer su trabajo.

2. Conocer las limitaciones eléctricas del amplificador operacional.

3. Aplicar el amplificador operacional en diferentes sistemas electrónicos.

El Amplificador Operacional.

El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene capacidad de

manejo de señal desde f= 0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante; tiene además límites de

señal que van desde el orden de los nano voltios, hasta unas decenas de voltios. Los amp-op se

caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta , generalmente mayor que 105 ,

equivalente a 100dB.

El amp-op es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con

Fuentes positivas y negativas, lo cual permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo de

tierra(el punto de referencia que se considere).

El nombre de amp-op proviene de una de las utilidades básicas de este, como lo son realizar operaciones

matemáticas en computadores analógicos.

Características.

El amp-op ideal se caracteriza por:

• Resistencia de entrada,(Ren), tiende a infinito.

• Resistencia de salida,(Ro), tiende a cero.

• Ganancia de tensión de lazo abierto,(AOL),tiende a infinito

• Ancho de banda(BW) tiende a infinito.

• Voltaje de salida igual a cero cuando , el voltaje de las

entradas es igual.

• Vo = 0 cuando V+ = V-

Ya que la resistencia de entrada ,(Ren), es infinita, la corriente en cada entrada , inversora y no inversora,

es cero. Además el hecho de que la ganancia de lazo abierto sea infinita hace que la tensión entre las

dos terminales sea cero, como se muestra a continuación:

V+ - v- = Vo / AOL

V+ - v- = 0

V+ = v-

Dentro de estos límites de funcionamiento el amplificador operacional se puede analizar con la siguiente

aproximación

• Corriente de entrada inversora nula, i- = 0 A

• Corriente de entrada no inversora nula, i+ = 0 A

• Voltaje de la entrada inversora, vi-, igual al voltaje de la entrada no inversora vi+.

Se ha de remarcar que no se puede aplicar la LCK al nodo de referencia y que no es conveniente

aplicarla al nodo de salida. En este último caso se ha de considerar la corriente de salida, en general

isalida 0, con lo cual se obtiene una ecuación y una incógnita más.

A esta aproximación se le suele llamar de corto virtual.

49


El amplificador operacional de propósito general LM741.

1. Ajuste de cero

2. Entrada inversora

3. Entrada no inversora

4. Polarización negativa, a –15 V

5. Ajuste de cero

6. Salida

7. Polarización positiva, a +15 V

8. Sin conexiones.

Amplificador Inversor.

Un amplificador inversor es uno de los circuitos mas utilizados con amp-op. Este es un amplificador cuya

ganancia en lazo cerrado desde Ei a Vo está dada por Rf y Ri. Puede aplicarle señales de ac y dc . Para

entender cómo opera , se hacen las dos suposiciones de simplificación apegadas a la realidad :

• El voltaje Ed entre las entradas (+) y (-) es esencialmente 0v, si Vo no esta en saturación.

• La corriente requerida por las terminales de entrada (+) y (-) es despreciable o casi cero.

Fig. 26

La figura 26 ilustra la configuración de inversor básica del amp-op. El Terminal de entrada no

inversora(+) está conectado a la referencia del circuito (tierra), y la señal se aplica a la entrada inversora(-

) a través de R1 , con realimentación desde la salida a través de la resistencia de retroalimentación (Rf).

Aplicando las propiedades anteriormente establecidas del Amp-op ideal, se puede analizar de la

siguiente manera:

Puesto que el amplificador tiene ganancia infinita, desarrollara su tensión de salida Vo, con tensión nula.

Ya que, la entrada diferencial es.

Vd = VP – VN ➔ VD= 0 y Vd = 0

Entonces toda la tensión de entrada Vi deberá aparecer en R1, obteniendo una corriente en R1: I = Vi

/ R1

Vn está a un potencial cero, es un punto de tierra virtual.

Toda la corriente I que circula por R1, pasará por Rf, puesto que no se derivará ninguna corriente hacia

la entrada del operacional( Impedancia Infinita), así pues el producto de I por Rf será igual a Vo(Voltaje

de salida).

Vo

I = −

Rf

Vi / R1

= −Vo/

Rf

Rf

Vo = − * Vi

Ri

50


Por lo tanto la ganancia del amplificador operacional es:

Vo Rf

= −

Vi R1

Deben observarse otras propiedades adicionales del amplificador inversor ideal. La ganancia se puede

variar ajustando bien R1 o Rf .

El amplificador no inversor.

La segunda configuración básica del Amp-op ideal es el amplificador no inversor, mostrado en la figura

27.

Fig. 27

En este circuito, la tensión Vi se aplica a la entrada no inversora(+) , y una fracción de la señal de salida,

Vo, se aplica a la entrada (-) a través del divisor de tensión R1 y Rf. Puesto que no fluye corriente de

entrada en ningún Terminal de entrada, y ya que Vd = 0 , la tensión en R1 será igual a Vi.

Así pues:

Vi = I * R 1

Vo = I *

V1

Vo = +

R

1

( R + Rf )

1

( R + Rf )

1

Que si lo expresamos en términos de ganancia:

( )

Vo 1+

Rf

=

Vi R

1

También se pueden deducir propiedades adicionales para esta configuración. El limite inferior de

ganancia se produce cuando Rf= 0 , lo que da lugar a una ganancia unitaria.

En el amplificador inversor, la corriente a través de R1 siempre determina la corriente a través de Rf,

independientemente del valor de Rf, esto también es cierto en el amplificador no inversor.

Luego Rf puede utilizarse como un control de ganancia lineal, capaz de incrementar la ganancia desde el

mínimo , hasta un máximo de infinito. La impedancia de entrada es infinita, puesto que se trata de un

amplificador ideal.

Seguidor de voltaje. (Linear buffer).

Se define como seguidor de voltaje a aquella configuración donde la señal de salida sigue exactamente

en amplitud y fase a la señal de entrada.

Si se habla de voltaje, se refiere a un amplificador en el que la resistencia de entrada debe ser muy

grande, en lo posible cercana a lo infinito, con el fin de no cargar a la etapa anterior, con lo cual la señal

de entrada no se alterará . Por otro lado , la salida debe comportase como una fuente ideal de voltaje.

51


Fig. 28

Para lograr estas características, se toma como base el amplificador de voltaje no inversor. Para éste , la

ganancia de voltaje está dada por la ecuación:

V

O

A

V

= = 1 +

VI

R

R

F

I

Para que la Av sea unitaria, Rf puede ser cero, Ri infinita o ambas condiciones simultáneamente, siendo

ésta última con la que se configura al amplificador seguidor, donde:

A

V

O

V

= = 1

VI

O

V

= V

i

Con el amplificador seguidor se consigue aislar o separar los elementos o circuitos entre dos sistemas,

configuraciones o elementos que se desean conectar.

Al quedar el seguidor como etapa separadora o de aislamiento, se consigue que la entrada de un circuito

no cargue a la etapa anterior. Esto se logra con la resistencia de entrada extremadamente alta del

seguidor. Por otro lado, la salida de éste se comporta como una fuente ideal de voltaje, entregando el

mismo voltaje y la misma fase que el voltaje en la entrada.

Este amplificador se caracteriza por tener una alta resistencia de entrada y una baja resistencia de salida.

Sumador Inversor.

En el circuito de la figura dos , Vo es igual a la suma de los voltajes de entrada con polaridad invertida ;

expresada en la forma matemática:

Vo = - (V1+ V2 + V3)

La operación del circuito se explica observando que el punto de sumas A y la entrada negativa del ampop

están a potencial de tierra. La corriente que suministran las fuentes se va directamente por la

resistencia de retroalimentación, teniendo en el Voltaje en Rf:

VRF = (i1 + i2 +i3 )* Rf

Como : Vo = - Vrf

Vo = - ( V1/R1 + V2/R2 + V3/R3) * Rf

Si solo necesita dos señales de entrada V1 y V2 , se reemplaza v3 con un corto circuito o solo se

elimina. Si deben sumarse cuatro señales , se agrega otra resistencia R en el nodo S. La ecuación puede

contener un número infinito de entradas.

Figura 29. Sumador inversor

52


Sumador no Inversor.

El sumador no inversor parte del circuito básico de un amplificador no inversor, con la única diferencia

que para que el logre sumar los n voltajes en la entrada no inversora, el valor de la resistencia de

retroalimentación tiene que tener el valor de.

Rf = R ( n – 1)

R= Resistencias de entrada de las fuentes a sumar.

n= numero de fuentes a sumar.

Fig. 30. Sumador no inversor.

Restador.

El circuito que toma la diferencia entre dos señales recibe el nombre de restador. Para construirlo se

conecta un amplificador inversor con un sumador inversor de dos entradas. Ambas configuraciones

presentan ganancias unitarias. Teniendo como voltaje de salida :

Vo = V1 – V2

Fig. 31

Aplicaciones.

Algunas de las aplicaciones de las diferentes configuraciones con amp-op se pueden mencionar.

• Mezclador de audio. Utilizando sumadores inversores o no inversores.

• Amplificadores multicanal.

• Fuentes de alta resistencia.

• Fuentes ideales de voltaje.

• Comparadores de nivel.

• Parte de circuitos de servo control.

53


Unidad V: Reguladores de voltaje.

Objetivo de unidad:

El estudiante identifique los diferentes tipos de reguladores de voltaje.



1. Describir el funcionamiento y las características principales reguladores de voltaje.

2. Diferenciar los tipos de reguladores de voltaje existentes.

INTRODUCCIÓN

Uno de los problemas que se presenta comúnmente en los circuitos es la variación del voltaje debido a la

conexión de la carga u otras causas; esta variación en el voltaje, podría ocasionar un el mal

funcionamiento de una etapa del circuito o simplemente hacer que no funcione. Los circuitos reguladores

de voltaje, tiene por objeto mantener el voltaje constante independientemente de las condiciones de

carga.

Existen muchas formas de regular el voltaje en un circuito incluso hay dispositivos ya diseñados con ese

fin, en esta clase se estudiará como construir un circuito regulador de voltaje utilizando el diodo zener y

como utilizar los reguladores de voltaje de tres terminales.

REGULADORES DE VOLTAJE DE TRES TERMINALES

Estos componentes tienen un aspecto muy parecido al de un transistor (como puede verse en la figura ),

sin embargo en su interior contienen un circuito integrado muy complejo.

Fig.

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS

Los reguladores de la serie LM78XX, son diseñados para trabajar con voltajes de entrada positivos y

pueden conducir corrientes hasta de 1A, mientras que los reguladores LM79XX, trabajan con voltajes de

entrada negativos

El voltaje de entrada en el regulador debe ser de 2 a 3 voltios, mayor que el voltaje regulado a la salida

del mismo para evitar recalentamiento.

Son resistentes a corrientes de cortocircuito y recalentamiento pero no resisten voltajes de entrada

inversos (dañándose en forma instantánea), por lo que es conveniente protegerlo colocando un diodo en

serie a la entrada.

Los valores de voltaje de los reguladores varían en forma discreta y éste es indicado por los últimos dos

dígitos del código, por ejemplo: LM7805 es un regulador de +5V

54


Un ejemplo de un circuito regulador de 5V puede verse en la figura.

Fig.

El capacitor de 0.1F, tiene por objeto eliminar (conducir a tierra) cualquier señal de alta frecuencia que

pudiera afectar el voltaje de salida.

Regulador de voltaje LM317

Este es un regulador de voltaje que permite hacer ajustes en el voltaje de salida de forma analógica

(continua); su forma de conexión es muy sencilla y parecida a la de los LM78XX, pero debe tenerse el

cuidado de respetar el orden de sus terminales como se muestra en la figura (A).

(A)

Fig.

(B)

El voltaje a la salida puede variarse (por medio de R2) desde 1.5V hasta 37V aproximadamente

(dependiendo del valor del voltaje en la entrada), pero no debe olvidarse la recomendación hecha

anteriormente de que la diferencia entre los voltajes entrada y salida, no debe ser mayor de 3V, para

evitar la excesiva disipación de potencia en el regulador.

Fig.

55


OTROS CIRCUITOS REGULADOES DE VOLTAJE

Fig.

El circuito regulador de voltaje de la figura 88, es una variante del circuito de la figura 85; en este caso

(Fig. ), el circuito regulador tiene una mayor capacidad de corriente debido al transistor (PNP) que se la

ha agregado.

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

Cuando la corriente que demanda la carga es pequeña (50mA), el voltaje de polarización en la base del

transistor es también pequeño y el transistor estará prácticamente en corte; Al aumentar la demanda de

corriente en la carga, la corriente de entrada al regulador también aumentará y por consiguiente, el

voltaje de polarización en la base del transistor también aumentará haciendo que el transistor entre en la

región activa y “entregue” el exceso de corriente que demanda la carga.

REGULADOR DE VOLTAJE UTILIZANDO TRANSITOR Y DIODO ZENER

En este circuito, el diodo Zener servirá para fijar el voltaje a la salida, mientras el transistor se encarga de

manejar la corriente que demande la carga.

Fig. 89

En el circuito de la figura 89, el diodo Zener esta fijando el voltaje de la base del transistor, la resistencia

de 220 limita una corriente de aproximadamente 10mA pasando por el Zener y el transistor esta en una

configuración de emisor – seguidor, de modo que el voltaje a la salida, será igual al voltaje de la base

menos 0.7V de la caída de voltaje en la unión base emisor.

56


COMBINACION DEL LM317 CON TRANSISTOR DE POTENCIA

Fig. 90

En el circuito de la figura 90, se ha utilizado el regulador lm317 para controlar el voltaje de la base del

transistor 2n3055 que esta conectado como seguidor de emisor. La carga que se conecte a la salida,

servirá como resistencia limitadora de corriente para el transistor. Observe que en la malla de salida

(línea roja del recorrido de Ic), al hacer suma de tensiones Vin = VCE + VRL

Un detalle que no debe olvidarse en este circuito, es que la disipación de potencia en el transistor será

grande (dependiendo de las condiciones de carga) ya que en el transistor: P = VCE (IC)

Donde:

IC dependerá de la corriente que demande la carga y

VCE depende del voltaje que se ajuste en la salida ya que: Vin = VCE + VRL

Por lo tanto el transistor debe estar montado en un buen disipador de calor y no debe sobrepasarse la

capacidad de corriente del mismo.

Si se desea incrementar la capacidad de corriente en este circuito, pueden agregarse más transistores

2n3055 conectados en paralelo entre sí y montados en el mismo disipador.

57

Manual de Montaje de Circuitos Electrónicos Analógicos 2022

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?