electrónica de potencia

1. ELECTRONICA DE
POTENCI
TRANSISTORES

2. Encapsulado de transistores
Encapsulado
TO-220
MJE13008 (NPN)
IRF840 (MOSFET, N)
BDX53C (Darlington)
Encapsulado
TO-126 (SOT-32)
BD135 (NPN)
BD136 (PNP)
Encapsulado
TO-92
BC548 (NPN)
BC558 (PNP)
Encapsulado
TO-3
2N3055 (NPN)
BU326 (NPN)

3. 3
INTRODUCCIÓN
Son componentes electronicos de estado sólido
(semiconductores)
Tienen tres terminales: Emisor, base y colector
Están compuestos por dos uniones PNP o NPN
que se interrelacionan entre sí.
Son la base de muchos circuitos de
conmutación y de procesado de señal.

4. 4
INTRODUCCIÓN
(continuación)
En Electrónica de Potencia pueden funcionar
como interruptores de potencia, conmutando
corrientes elevadas a elevadas frecuencias y
tensiones.
Se denominan bipolares porque su
funcionamiento depende de dos fuentes de
polarizacion del trnsistor
También se suelen denominar B.J.T. De las
siglas en inglés “Bipolar Juntion Transistor”

5. TRANSISTOR POR UNION BIPOLAR
- Denominado BJT (Bipolar Junction Transistor)
- De acuerdo con la unión de sus componentes se clasifican en:

6. 6
Tipos y modelos del transistor
bipolar
Existen dos tipos de transistores bipolares según su
estructura:
Transistores bipolares NPN
Transistores bipolares PNP

7. 7
Tipos y modelos del transistor
bipolar (cont)
NPN PNP

8. 8
Tipos y modelos del transistor
bipolar (cont)
NPN PNP
Los sentidos de las flechas del terminal de emisor, y
de las corrientes, indican el sentido real de las mismas
cuando el transistor está polarizado en la R.A.N o en
saturación.

9. FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR BJT npn
- El funcionamiento de un transistor BJT
puede ser explicado como el de dos diodos
pn pegados uno a otro.
- En este esquema (condición directa), la
unión Base – Emisor (BE) actúa como un
diodo normal.
- Note en la gráfica el flujo de electrones y
huecos, siendo la corriente de huecos menor.
- A partir de ese momento, mediante el
mismo mecanismo del diodo, se produce una
corriente de base a emisor.

10. - Conectemos ahora en forma inversa la
conexión Base – Colector (BC).
- Los electrones emitidos por el emisor se
dividen en dos: unos que se dirigen hacia la
base, recombinándose con los huecos, y otros
que pasan esta zona y se dirigen al colector.
- La zona de la base se construye muy
angosta, De ese modo la probabilidad de paso
es mayor.
- Aparece un flujo neto de corriente
(convencional) de colector al emisor.
- La corriente que fluye al colector es mayor
que la que fluye a la base del circuito exterior.
- De acuerdo con la I Ley de Kirchoff:
y además:
donde β es el factor de amplificación (20 – 200)

11. Para analizar la característica i – v de
un transistor se debe tomar los
siguientes pares:
CEC
BEB
vi
vi
−
−
Este último par origina una familia de
curvas.

12. En este caso, el comportamiento es similar al de un diodo. La fuente ideal IBB
inyecta una corriente en la base, en conexión directa. Variando IBB y midiendo
la variación vBE se obtiene la gráfica mostrada.

13. Conectamos
ahora una
fuente de
voltaje variable
al colector.
De este modo, variando vCC, variamos el voltaje vCE y por consiguiente la corriente
en el colector. Esto adicionalmente a la variación de iB. Se genera toda una familia
de curvas, una para cada valor de iB.

14. Puede distinguirse cuatro zonas en la gráfica:
REGION DE CORTE: Donde ambas uniones están conectadas
en contra. La corriente de base es muy pequeña, y no fluye, para
todos los efectos, corriente al emisor.
REGION LINEAL ACTIVA: El transistor actúa como un
amplificador lineal. La unión BE está conectada en directo y la
unión CB está en reversa.
REGION DE
SATURACION:
Ambas uniones
están conectadas
en directo.
REGION DE
RUPTURA: Que
determina el límite
físico de operación del
transistor.

15. DETERMINACION DE LA REGION DE OPERACIÓN DE UN
TRANSISTOR BJT
Asumamos que los voltímetros dan las
siguientes lecturas:
Podemos, en primer lugar determinar
que
lo que quiere decir que la conexión
BE está conectada en directo.

16. La corriente en la base será:
Al mismo tiempo, la corriente en el
colector será:
Y la correspondiente ganancia:

17. El transistor está en la región lineal activa, ya que hay ganancia.
Finalmente, el voltaje entre colector y emisor:
De modo que podemos hallar el régimen de trabajo en las gráficas.

18. Ejemplo: Hallar el régimen
de trabajo del transistor en el
circuito mostrado si:
Para responder a esta pregunta
deberemos determinar si las uniones BE y
BC se encuentran en conexión directa o
inversa.
En la región de saturación ambas
conexiones están en directo. En la región
activa, BE está en directo y BC en reversa.
De los datos anteriores:
El último valor nos indica que estamos en la
región de saturación.
Ambos están en directo.

19. ELECCION DE UN PUNTO DE
OPERACIÓN DE UN
TRANSISTOR BJT
Usemos el circuito mostrado para calcular
el punto de operación, también
denominado punto Q.
Las correspondientes Ecuaciones de
Kirchoff:
De la última ecuación obtenemos una recta cuyos interceptos y pendiente
son:
Trazando esta recta, se encuentra el referido punto Q en el cruce de este
recta con la curva de la familia correspondiente a la corriente de base.

20. En este punto, el BJT puede usarse como
amplificador lineal

21. Corte
Curvas características en emisor común (III)
ATE-UO Trans 62
Referencias normalizadas
VBE
+
-
IC
IB
C
E
B
VCE
+
-
IB=0µA
IB=-100µA
IB=-200µA
IB=-300µA
IB=-400µA
IC [mA]
VCE [V]
0
-40
-20
-4-2 -6
Curvas de salida
Muy, muy importante
Zonas de trabajo
Saturación
Zona Activa

22. Recta de carga
-IC [mA]
-VCE [V]
40
20
42 60
-IC
-IB
R=200Ω
V2=6V
V1
-VCE
+
-
-IB=300µA
IB=0µA
-IB=100µA
-IB=200µA
-IB=400µA
Análisis gráfico en emisor común
ATE-UO Trans 63
-IB = 0 ⇒ -IC ≈ 0 ⇒ -VCE ≈6V ⇒ Corte
-IB = 100µA ⇒ -IC ≈ 10mA ⇒ -VCE ≈4V ⇒ Zona activa
-IB = 200µA ⇒ -IC ≈ 20mA ⇒ -VCE ≈2V ⇒ Zona activa
-IB = 300µA ⇒ -IC ≈ 30mA ⇒ -VCE ≈0,4V ⇒ Saturación
-IB = 400µA ⇒ -IC ≈ 30mA ⇒ -VCE ≈0,4V ⇒ Saturación

23. Determine la Ic y el Vbb para un transistor en saturación
(Vce= 0.5v) el valor de β= 100

24. Determine si el transistor esta en zona de corte o
Zona de saturación, el valor de β= 100

26. Ejercicio N°1 Determine la Ic y el Vbb para un transistor
en saturación (Vce= 0.5v) el valor de β= 100

27. Ejercicio N°2 Determine si el transistor esta en zona de
corte o Zona de saturación, el valor de β= 100

29. Para el siguiente Cto. Determine el punto de trabajo para
ello determine la Ic, Vce y Icmax