PROBLEMAS RESUELTOS DE CIENCIAS FISICAS
cuestiones resueltas de electrónica aplicada

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Ejercicios resueltos de física electrónica

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Cuestiones de electrónica aplicada

Desarrollo del ejemplo 4

Cuando se introduce un elemento activo, tal como un transistor, en un circuito, se hace con el fin de que cumpla un determinado cometido. Para ello interesa que el dispositivo funcione en unas determinadas condiciones, es decir, en un punto de trabajo adecuado. Se entiende por polarización el hecho de conseguir este funcionamiento en reposo sobre el punto Q previamente elegido, misión de la que se ocupa el circuito de polarización.

Entre los circuitos fundamentales empleados para lograr una polarización estable está el referido en el enunciado y otros tipos que consideraremos posteriormente, a saber, el circuito de polarización colector-base y el circuito de polarización por emisor o circuito de autopolarización.

Con objeto de poder considerar la mayor o menor bondad de cada uno de estos sistemas es necesario hacer algunas consideraciones en cuanto a la estabilidad del punto de funcionamiento elegido. Puede decirse que la principal causa de inestabilidad es debida a la temperatura, pues sabemos que la corriente inversa de saturación, \(I_{CO}\) varia muy rápidamente con ella. Este hecho puede dar lugar a un proceso de realimentación térmica en el transistor que modifique radicalmente su funcionamiento. En efecto, al circular a través de la unión colector-base la corriente \(I_C\), esta unión experimenta un aumento de temperatura por efecto Joule, lo que a su vez hace aumentar el valor de \(I_{CO}\). Debido a este proceso, la corriente \(I_C\) y la temperatura pueden alcanzar valores excesivos, produciéndose la destrucción térmica del transistor.

La compensación de este efecto de realimentación térmica, así como de otras causas corre a cargo del circuito de polarización. El grado de compensación del circuito en cuanto a la inestabilidad térmica se evalúa mediante el coeficiente de estabilidad, S, definido por :
    \( S = \partial I_C / \partial I_{CO} \)
y cuanto menor sea S, mayor será la estabilidad respecto a la temperatura.
esquema de polarización fija

En el caso de polarización fija, para el que representamos el circuito correspondiente en la figura a, puede apreciarse que tanto \(I_C\) como \(I_B\) son suministradas por \(U_C\) y para una polarización directa de la unión base-emisor se tiene que \(V_{BE}\) es despreciable frente a \(U_C\) por lo que resulta que \(I_B\) vale:
    \( I_B = U_C/R_B = Cte \)
Si trabajamos en la zona lineal de las curvas características podemos escribir:
    \(\displaystyle I_C = \frac{\alpha}{1 - \alpha} I_B + \frac{1}{1 - \alpha} I_{CO} = \beta I_B + (\beta + 1) I_{CO} \quad (\ast ) \)
con lo que tenemos, por ser \(I_B\) constante:
    \(\displaystyle S = \frac{\partial I_C}{\partial I_{CO}} = \frac{1}{1 - \alpha} = \beta + 1 \)
Para valores normales y típicos de \(\alpha \; y \; \beta\), el valor de S es del orden de 50, que indica cómo \(I_C\) varia unas 50 veces más rápidamente que \(I_{CO}\). Este valor no garantiza la estabilidad suficiente en muchos casos, por lo que el sistema de polarización fija resulta de poca utilidad.
CUESTIONES DE ELECTRÓNICA APLICADA, COMPONENTES Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS


tema escrito por: José Antonio Hervás