Amplificadores BJT y JFET PDF

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Amplificadores BJT y JFET Amplificador BJT Los transistores BJT son dispositivos que permiten amplificar señales o que funcionan como interruptor para permitir el flujo de corriente en un circuito. Son construidos a través de la unión de materiales dopados N y P (electrones y huecos) separados por una región muy estrecha, por lo que se forman las regiones emisor, base y colector. En el caso de un transistor NPN, la región intermedia P está constituida por la base que presenta un ligero dopado en comparación al emisor y al colector que están fuertemente y medianamente dopados. Si se observa cada una de las dos regiones PN que se forman se puede ver la formación de una zona de deplexión que forma una barrera de potencial. Si el material es de silicio esta barrera consistiría de 0,7 V y si fuera de germanio sería de 0,3 V. Por ello, en el interior de un transistor se encuentran dos diodos: uno base colector y otro base emisor que necesitan de un voltaje mayor al de su barrera de potencial para comenzar a trabajar.

Figura #1: Representación y símbolo de los transistores NPN y PNP.

Polarización de un transistor BJT

Mediante la siguiente imagen:

Figura #2: Representación esquemática de los transistores NPN.

El diodo base emisor se encuentra polarizado en directa, mientras que el diodo base colector se encuentra polarizado en inversa. Cuando la fuente de tensión VBB supera la barrera de potencial los electrones del emisor comenzaran a recombinarse con la base, lo que generará una pequeña corriente debido al débil dopaje de esta región. Cuando todos los electrones del emisor se recombinen con los huecos de la base, habrá un exceso de electrones en la base por lo que serán repelidos y expulsados por el colector al verse atraídos por la fuente Vcc produciendo un flujo de corriente.

Respondiendo al tema de cómo logramos calcular las corrientes, acudimos a la Ley de Corrientes de Kirchhoff:

Ecuación #1

Dependiendo de la corriente que circula por el circuito al que está conectado el transistor se comportará de la siguiente forma:

 Corte: circuito abierto (interruptor abierto) entre colector y emisor, si la corriente que circula por la base es nula.

 Saturación: como circuito cerrado entre colector y emisor y con un aumento grande de corriente.

 Activa: En un determinado rango de corrientes de base, la amplificación, el aumento de corriente, que se aprecia entre colector y emisor se puede regular.

El hecho de que una pequeña corriente de base controle las corrientes de emisor y colector mucho más elevadas, indica la capacidad que tiene un transistor para conseguir una ganancia de corriente, así la ganancia de corriente es la relación que existe entre la variación o incremento de la corriente de colector y la variación de la corriente de base, representada en la siguiente ecuación:

Ecuación #2

Esta ganancia de corriente varía notablemente con la corriente de colector. Además, la temperatura ambiente influye en el aumento de dicha corriente puesto que al aumentar la temperatura de la unión del diodo colector, aumenta el número de portadores minoritarios y por tanto se produce este aumento en la corriente.

Amplificador JFET

Por otro lado, los transistores JFET a diferencia de los BJT tienen portadores mayoritarios pero no minoritarios. El JFET se adapta mejor a un tipo específico de circuitos puesto que presenta una alta impedancia de entrada debido a sus características no lineales. Por otra parte, es muy utilizado en conmutación, ya que pueden cortarse más rápidamente

como consecuencia de tener un solo tipo de portadores haciendo que no haya carga almacenada que tenga que ser eliminada del área de la unión. A diferencia del BJT que es un dispositivo controlado por corriente, el JFET es controlado por tensión donde el voltaje entre las dos terminales (compuerta y fuente) controla la corriente que circula por el dispositivo. Para JFET de canal n, cada extremo tiene un terminal; el drenaje en el extremo superior y la fuente en el inferior. En los costados del material tipo n se extienden dos regiones tipo p para formar un canal y ambas regiones se unen formando la termina de compuerta. Como se observa en la imagen a continuación:

Figura #3: Diagrama del JFET.

Para el JFET la relación entre las cantidades de entrada y salida es no lineal debido al término al cuadrado en la ecuación de Shockley.

Ecuación #3: Ecuación de Shockley.

Al presentarse esta situación provocan curvas y no líneas rectas, ello con lleva a una relación no lineal entre ID y VGS, como se muestra a continuación:

Figura #4: Curva de Shockley....