UNIVERSIDAD NACIONALMAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, Decana de Amrica)

FACULTAD DE INGENIERA ELECTRNICA Y ELECTRCA

AMPLIFICACIN

Curso :Laboratorio de Circuitos Elctronicos I

Integrantes: KEVIN OSORIO MIRANDA 10190082

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TRANSISTOR

El transistor es un dispositivo electrnico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El trmino "transistor" es la contraccin en ingls de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los encuentra prcticamente en todos los enseres domsticos de uso diario: radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y vdeo, hornos de microondas, lavarropas automticos, automviles, equipos de refrigeracin, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lmparas fluorecentes, equipos de rayos X, tomgrafos, ecgrafos, reproductores mp3, celulares, etc.

El transistor bipolar es el ms comn de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio. Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la direccin del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el grfico de cada tipo de transistor. El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el grfico de transistor. Transistor NPN Transistor PNP

El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregar por otra (emisor) , una cantidad mayor a sta, en un factor que se llama amplificacin.Este factor se llama b (beta) y es un dato propio de cada transistor.

Entonces:- Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de amplificacin) por Ib (corriente que pasa por la patilla base).- Ic = * Ib- Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, slo que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de el, o viceversa.

Segn la frmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Ver figura.

Regiones operativas del transistor:-Regin de corte: Un transistor esta en corte cuando:corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0). En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentacin del circuito (como no hay corriente circulando, no hay cada de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0)-Regin de saturacin: Un transistor est saturado cuando:corriente de colector = corriente de emisor = corriente mxima, (Ic = Ie = I mxima)En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentacin del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver ley de Ohm.Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente de colector veces ms grande. (recordar que Ic = * Ib)-Regin activa: Cuando un transistor no est ni en su regin de saturacin ni en la regin de corte entonces est en una regin intermedia, la regin activa. En esta regin la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de (ganancia de corriente de un amplificador, es un dato del fabricante) y de las resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor). Esta regin es la mas importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador. Configuraciones: Hay tres tipos de configuraciones tpicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con caractersticas especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicacin. y se dice que el transistor no est conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0)- Emisor comn - Colector comn - Base comn

JFET

En los transistores bipolares, una pequea corriente de entrada (corriente de base) controla la corriente de salida (corriente de colector); en los casos de los FET, es un pequeo voltaje de entrada que controla la corriente de salida.La corriente que circula en la entrada es generalmente despreciable (menos de un pico amperio). Esto es una gran ventaja, cuando la seal proviene de un dispositivo tal como un micrfono de condensador o un transductor piezo elctrico, los cuales proporcionan corrientes insignificantes.Los FETs, bsicamente son de dos tipos:El transistor de efecto de campo de Juntura o JFET.El transistor de efecto de campo con compuerta aislada o IGFET, tambin conocido como semiconductor de xido de metal, MOS, o simplemente MOSFET.CIRCUITO EQUIVALENTE FET DE ACEl circuito equivalente de ac para un FET se ilustra en la figura. Aqu se muestra solo el dispositivo FET con un voltaje de entrada de ac, Vgs.

El modelo de ac, o circuito equivalente de ac, nicamente para el dispositivo FET, consiste en una fuente de corriente controlada por voltaje entre los terminales de Drenaje y de Fuente, que depende del valor gm del dispositivo y del voltaje de ac de entrada Vgs, y una resistencia de ac del dispositivo entre los terminales de drenaje a fuente con valor de rd (resistencia de ac de salida).

EL AMPLIFICADOR FUENTE COMUN CS:

Ganancia de VoltajeLa ganancia de voltaje de un amplificador FET puede obtenerse del circuito equivalente de ac. Del circuito equivalentes de ac se puede observar que:VO = - (gm.Vgs)(RD||rd)AV = VO/Vi = [- (gm.Vgs)(RD||rd)]/VgsAV = - gm.(RD||rd)Si el valor de la resistencia del dispositivo, rd, es mucho mayor que la resistencia del circuito, RD, la ecuacin para la ganancia de voltaje es casi igual a :AV = - gm.RDMOSFETModos de operacin[ La operacin de un transistor MOSFET se puede dividir en tres diferentes regiones de operacin, dependiendo de las tensiones en sus terminales. En la presente discusin se utiliza un modelo algebraico que es vlido para las tecnologas bsicas antiguas, y se incluye aqu con fines didcticos. En los MOSFET modernos se requieren modelos computacionales que exhiben un comportamiento mucho ms complejo.Para un transistorNMOSdeenriquecimientose tienen las siguientes regiones:Cuando VGS< Vthen donde Vthes la tensin de umbral del transistorDe acuerdo con el modelo bsico del transistor, en esta regin el dispositivo se encuentra apagado. No hay conduccin entre el surtidor y el drenador, de modo que el MOSFET se comporta como un interruptor abierto.Un modelo ms exacto considera el efecto de la energa trmica descrita por la distribucin de Boltzmann para las energas de los electrones, en donde se permite que los electrones con alta energa presentes en el surtidor ingresen al canal y fluyan hacia el drenador. Esto ocasiona una corriente de subumbral, que es una funcin exponencial de la tensin entre compuerta-surtidor. La corriente de subumbral est descrita aproximadamente por la siguiente expresin:

en donde ID0es la corriente que existe cuando VGS= Vth,VT= kT/q es el voltaje trmico,n = 1 + CD/COXen donde CDes la capacitancia de la regin de agotamiento, yCOXes la capacitancia de la capa de xidoCuando VGS> Vthy VDS< ( VGS Vth)Al polarizarse la puerta con una tensin mayor que la tensin de umbral, se crea una regin de agotamiento en la regin que separa la fuente y el drenador. Si esta tensin crece lo suficiente, aparecern portadores minoritarios (huecos en PMOS, electrones en NMOS) en la regin de agotamiento, que darn lugar a un canal de conduccin. El transistor pasa entonces a estado de conduccin, de modo que una diferencia de potencial entre fuente y drenador dar lugar a una corriente. El transistor se comporta como una resistencia controlada por la tensin de compuerta.La corriente entre el drenador y el surtidor es modelada por medio de la ecuacin:

dondees la movilidad efectiva de los portadores de carga,es el ancho de compuerta,es la longitud de compuerta yes la capacitancia del xido por unidad de rea.

SaturacinCuando VGS> Vthy VDS> ( VGS Vth)Cuando la tensin entre drenador y fuente supera cierto lmite, el canal de conduccin bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanas del drenador y desaparece. La corriente entre fuente y drenador no se interrumpe, ya que es debido al campo elctrico entre ambos, pero se hace independiente de la diferencia de potencial entre ambos terminales.En esta regin la corriente de drenador se modela con la siguiente ecuacin:

Estas ecuaciones son un modelo sencillo de funcionamiento de los transistores MOSFET, pero no tienen en cuenta un buen nmero de efectos de segundo orden, como por ejemplo:

Saturacin de velocidad: La relacin entre la tensin de puerta y la corriente de drenador no crece cuadrticamente en transistores de canal corto.Efecto cuerpo o efecto sustrato: La tensin entre fuente y sustrato modifica la tensin umbral que da lugar al canal de conduccinModulacin de longitud de canal.

SIMULACION

CONCLUSIONES

Se puede concluir que el amplificador, posee un buen rendimiento tanto en bajas frecuencias, como en altas frecuencias, haciendo que este sea lo suficientemente comercial Concluyo que el amplificador diseado, se posee una impedancia de salida muy alta, con una corriente de base pequea, lo que hace que las ganacias de voltaje que se pueden obtener con el amplificador sin que se sature el transistor son muy altas