DISEO CON TRANSISTORES

DISEO CON TRANSISTORESUNIDAD I1.1 Anlisis con BJT.1.2 Anlisis con JFET.1.3 Anlisis de circuitos mixtos (BJT y JFET).11.1 Anlisis con BJT.El BJT (transistor de unin bipolar) se construye con tres regiones semiconductoras separadas por dos uniones pn, Las tres regiones se llaman emisor, base y colector.2

1.1 Anlisis con BJT.Smbolos3

1.1 Anlisis con BJT.Polarizacin (ejemplo de un amplificador)4

1.1 Anlisis con BJT.Polarizacin (ejemplo de un amplificador)5

1.1 Anlisis con BJT.Corrientes en npn6

1.1 Anlisis con BJT.Corrientes en pnp7

1.1 Anlisis con BJT.Ganancia de corriente en cd8

Equivalente:

en corriente directa

1.1 Anlisis con BJT.Ejemplo:Determine la ganancia de coriente directa, CD y la corriente de emisor IE para un transistor con IB=50A e IC=3.65mA9CD = 73IE = 3.10mA1.1 Anlisis con BJT.IB: corriente de cd de baseIE: corriente de cd de emisorIC: corriente de cd de colectorVBE:voltaje de cd en la base con respecto al emisorVCB:voltaje de cd en el colector con respecto a al baseVCE:voltaje de cd en el colector con respecto a al emisor

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1.1 Anlisis con BJT.11

1.1 Anlisis con BJT.IB, IE, IC,VBE,VCB,VCE, CD= 150

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1.1 Anlisis con BJT.Se aplica una corriente de base de 50A y un voltaje de 5V a traves de Rc. Determine CD

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1.1 Anlisis con BJT.CD = 200. Determine IB, IE, IC, VCC=10V,VBB=3V14

1.1 Anlisis con BJT.CD = 200. Determine IB, IE, IC, VCC=10V,VBB=3V,VCC=15V, cuanto cambian las corrientes y VCE15

Tarea 2Que son los parmetros hbridos?3 ejercicios de los ejemplos vistos en clase.161.1 Anlisis con BJT.Valores nominales mximos17

Valores nominales mximos con variacin de temperaturaLimites de operacin: 25CFactor de reduccin de valor nominal: 2 mW/C1.1 Anlisis con BJT.Valores nominales mximos18

1.1 Anlisis con BJT.Ejercicio 1PD(MAX) 800mW, VCE 15V, IC(MAX) 100mA.VCC mximo? Sin exceder el valor nominal?

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1.1 Anlisis con BJT.Ejercicio 2VCC mximo? Sin exceder el valor nominal? es 100

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1.1 Anlisis con BJT.Ejercicio 3PD(MAX) 1W a 25 C, Factor de reduccin 5mW/ CPD(MAX) a 70 C?

PD(MAX) 5W a 25 C, Factor de reduccin 10mW/ CPD(MAX) a 70 C?

211.2 Anlisis con JFET.Los FET son dispositivos unipolares. Funcionan slo con un tipo de portador de carga.

Tipos: -transistor de efecto de campo de unin (JFET)-transistor de efecto de campo semiconductor de xido metlico (MOSFET).22

1.2 Anlisis con JFET.23El JFET opera con una unin pn polarizada en inversa para controlar corriente en un canal.

1.2 Anlisis con JFET.La operacin de un JFET canal n. VDD genera un voltaje entre el drenaje y la fuente y suministra corriente del drenaje a la fuente.VGG establece el voltaje de polarizacin en inversa entre la compuerta y la fuente.24

1.2 Anlisis con JFET.ParmetrosConsidere VGS 0 V. A medida que VDD (y por lo tanto VDS) se incrementa a partir de 0 V, ID lo har proporcionalmente.25

1.2 Anlisis con JFET.Regin hmica VDS e ID (A-B). En el punto B regin activa donde ID constante. 26

261.2 Anlisis con JFET.Voltaje de estrangulamiento Vp.Para un JFET dado, Vp tiene un valor fijo. La corriente en el drenaje es IDSS (Drain to Source with gate Shorted, Drenaje a fuente con la compuerta en cortocircuito)

IDSS es la corriente mxima en el drenaje que un JFET especfico es capaz de producir sin importar el circuito externo y siempre se especifica en la condicin, VGS 0 V.

271.2 Anlisis con JFET.VGS controla a IDVGG, de la compuerta a la fuente, al ajustarla se produce una familia de curvas caractersticas del drenaje. 28

1.2 Anlisis con JFET.ID se reduce a medida que se incrementa la magnitud de VGS a valores negativos ms grandes debido al estrechamiento del canal.

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1.2 Anlisis con JFET.Con cada incremento de VGS, el JFET llega al punto de estrangulamiento (donde comienza la corriente constante) con valores de VDS menores que Vp.

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Estrangulamiento no es el mismo que voltaje de estrangulamiento, Vp. 1.2 Anlisis con JFET.Voltaje de corteEl valor de VGS que hace que ID sea aproximadamente cero es el voltaje de corte VGS(corte).

El JFET debe operar entre VGS 0 V y VGS(corte).

JFET de canal n, mientras ms negativo es VGS, ms pequea llega a ser ID en la regin activa. Cuando VGS tiene un valor negativo suficientemente grande, ID se reduce a cero. 31Tarea 3Fecha de entrega 7/febrero a las 12:00pmConfiguraciones base, emisor, colector comn con 1 ejercicio de cada arreglo.Investigacin de recta de carga y polarizacin.Comparacin del voltaje de estrangulamiento y el voltaje de corte

321.2 Anlisis con JFET.Voltaje de estrangulamiento y de corte. El voltaje de estrangulamiento VP es VDS, al cual la corriente en el drenaje se vuelve constante e igual a IDSS y siempre se mide con VGS 0 V.

El estrangulamiento ocurre con valores de VDS menores que VP cuando VGS no es cero. As que, aunque VP es una constante, el valor mnimo de VDS al cual ID se vuelve constante vara con VGS.

VGS(corte) y VP siempre son iguales en magnitud pero de signo opuesto. Una hoja de datos normalmente dar VGS(corte) o VP, mas no ambos. 331.2 Anlisis con JFET.Para el JFET, VGS(corte)= -4V e IDSS=12mA.Determine el valor mnimo de VDD para situar el dispositivo en la regin de operacin de corriente constante cuando VGS 0V.34

1.2 Anlisis con JFET.Datos: VGS(corte)= -4V e IDSS=12mA.a)Valor mnimo de VDD?______

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VGS(corte)= Vp= 4 VGS=0V, VP es VDS=4VID=cte=IDSS=12mA.VRD=_______Conclusin: Este es el valor de VDD para hacer que VDS=VP y poner el dispositivo en la regin de corriente constante 1.2 Anlisis con JFET.Caracterstica de transferencia universal de un JFET (Curva de transconductancia)36

1.2 Anlisis con JFET.Curva de transferencia para un JFET37

La transconductancia en directa

Resistencia y capacitancia de entrada

1.2 Anlisis con JFET.Se puede calcular gm por medio de VGS=0 (gm0)

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1.2 Anlisis con JFET.Autopolarizacin 39

1.2 Anlisis con JFET.Canal p

Canal n40

1.2 Anlisis con JFET.Ejercicio 1:Determine VDS y VGS , los valores gm, VGS(corte) e IDSS son tales que se produce una corriente en el drenaje(ID) de aproximadamente 5 mA.41

1.2 Anlisis con JFET.Polarizacin con divisor de voltaje

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Un JFET de canal n con polarizacin mediante divisor de voltaje (IS=ID).1.2 Anlisis con JFET.Polarizacin con divisor de voltaje

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1.2 Anlisis con JFET.Ejercicio 2: Determine ID y VGS para el JFET con polarizacin mediante divisor de voltaje, dado que para este JFET particular los valores de parmetro son tales que VD 7 V.44

1.2 Anlisis con JFET.Tarea 4 Definir entrega 11/feb antes de las 12:00pmLa transconductancia en directa y admitancia de transferencia en directa y ejemplosResistencia y capacitancia de entrada y ejemploPunto Q y ejemplos

451.2 Anlisis con JFET.MOSFET no tiene una estructura de unin pnla compuerta est aislada del canal mediante una capa de bixido de silicio (SiO2)tipos bsicos de MOSFET sonel enriquecimiento (E) y el de empobrecimiento (D)Debido a que ahora se utiliza silicio policristalino para el material de compuerta en lugar de metal, estos dispositivos en ocasiones se conocen como IGFET (FET de compuerta aislada).461.2 Anlisis con JFET.MOSFET de empobrecimiento, tambien denominado MOSFET de deplexion.

Material tipo n con una zona p a la derecha y una puerta aislada a la izquierda.

La zona p se denomina substrato (o cuerpo).

Los electrones que circulan desde la fuente hacia el drenador deben pasar a traves del estrecho canal entre la puerta y la zona p.47

1.2 Anlisis con JFET.MOSFET de empobrecimiento481.2 Anlisis con JFET.MOSFET de empobrecimientoPuede ser operado en cualquiera de dos modos: el modo de empobrecimiento o el modo enriquecimiento

Como la compuerta est aislada del canal, se puede aplicar en ella un voltaje positivo o un voltaje negativo.

El MOSFET de canal n opera en el modo de empobrecimiento cuando se aplica un voltaje positivo de compuerta a fuente, y en modo de enriquecimiento cuando se aplica un voltaje positivo de compuerta a fuente. Estos dispositivos en general se operan en el modo de empobrecimiento.491.2 Anlisis con JFET.Modo de empobrecimiento Con un voltaje de compuerta a fuente suficientemente negativo, VGS(corte), el canal se empobrece totalmente y la corriente en el drenaje es cero.

Al igual que el JFET de canal n, el D-MOSFET de canal n conduce corriente en el drenaje con voltajes de compuerta a fuente entre VGS(corte) y cero.501.2 Anlisis con JFET.Modo de enriquecimiento Con un voltaje positivo en la compuerta, ms electrones de conduccin son atrados hacia el canal, por lo que la conductividad de ste se enriquece (incrementa)511.2 Anlisis con JFET.52MOSFET de enriquecimiento (E-MOSFET)Opera slo en el modo de enriquecimiento y no tiene modo de empobrecimiento.El sustrato se extiende por completo hasta la capa de SiO2. Para un dispositivo de canal n, un voltaje positivo en la compuerta por encima de un valor de umbral induce un canal al crear una delgada capa de cargas negativas en la regin del sustrato adyacente a la capa de SiO2La conductividad del canal se incrementa al incrementarse el voltaje de compuerta a fuente y, por lo tanto, atrae ms electrones hacia el rea del canal.Con cualquier voltaje en la compuerta por debajo del valor de umbral, no existe ningn canal.1.2 Anlisis con JFET.MOSFET de enriquecimiento (E-MOSFET)

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1.2 Anlisis con JFET.54

1.3 Anlisis de circuitos mixtos (BJT y JFET).55Calcular VD, VC

551.3 Anlisis de circuitos mixtos (BJT y JFET).Calcular VD utilizando las hojas de especificaciones56

1.3 Anlisis de circuitos mixtos (BJT y JFET).57

1.3 Anlisis de circuitos mixtos (BJT y JFET).58

TareaComo funciona un MOSFET? Parametros electricosQue es un IGBT?Comparacion de parametros de IGBT, MOSFET , JFET y BJT. Incluir un analisis de circuitos para cada caso.59