lunes, 22 de octubre de 2012

Diodos y transistores bipolares

En esta clase entendimos como funciona realmente un diodo! y observamos que no se comporta como un abierto o un cerrado (a diferencia de lo que creiamos hasta ahora los estudiantes). Estudiamos sus ecuaciones características que relacionan la corriente que atraviesa el diodo con el voltaje que cae entre sus nodos.

Realmente esta expresión (corriente vs votaje de caida Vɣ) es altamente exponencial y una vez alcanzado cierto valor, la pendiente de esta recta es casi infinita, por lo que para efectos prácticos de simplificación, se asume que es una recta vertical. Entonces se asume que Vɣ se vuelve constante a partir del momento en el que la recta empieza a subir.

Si se tienen fuentes pequeñas variables en el tiempo y no se quieren despreciar valores ni realizar aproximaciones, se puede hacer el análisis en pequeña señal que consiste en suponer que no está conectada la fuente alterna (pequeña) y calcular el punto de operación del diodo tan solo para la alimentación DC. Luego de calculado el punto de operación, se puede "linealizar" la ecuación de corriente vs Vɣ al rededor de ese punto de operación derivandola. De este modo, es sencillo observar los cambios que habrán en la corriente y voltaje del diodo con la fuente alterna.

Un transistor bipolar es un semiconductor de tres nodos (base, colector y emisor) con unas características muy particulares si se polariza correctamente, entre estas estan que la corriente por la base es proporcional a la corriente por el colector, siendo la corriente de base mucho menor que la de colector.

Análogamente, un transistor bipolar se comporta muy parecido; para saber cómo opera el transistor cuando hay fuentes alternas pequeñas conectadas a él, es necesario calcular en primera instancia el punto de operación en DC, llamado punto Q. 

Y posteriormente, reemplazar el modelo del transistor por su modelo en pequeña señal y realizar los cálculos respectivos. Los transistores operan en varias zonas: Zona activa, saturacion, zona inversa y zona de corte. El punto Q determina en qué zona está, por lo que habrían modelos en pequeña señal distintos, normalmente se intenta polarizar el transistor de tal modo que se encuentre en zona activa ya que es la zona más lineal y se pareciera más a un diodo. 

Lo interesante de los transistores bipolares es que tienen muchas aplicaciones posibles, especialmente en la de amplificadores, ya que son capaces de amplificar un voltaje de entrada casi linealmente con ganancias altas y a frecuencias considerablemente altas. Posteriormente hablaremos más a fondo acerca de los transistores y sus aplicaciones.





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