La configuración de base común de un transistor NPN es una disposición de circuito electrónico fundamental con importantes implicaciones para el diseño de amplificadores y la teoría de transistores. En esta configuración, la corriente del emisor es la entrada y la corriente del colector es la salida. Los ingenieros y entusiastas de la electrónica deben comprender sus propiedades, como el factor de ganancia actual (α) y la relación entre IC e IE. En este artículo, exploramos los aspectos principales de la configuración base común sin cambiar las ecuaciones y estándares establecidos.
Configuración básica común
Considere un transistor NPN en una construcción común . En esta configuración básica común, la corriente del emisor I E es la corriente de entrada y la corriente del colector I C es la corriente de salida.
Factor de ganancia actual (α)
La relación entre la corriente de salida del transistor y la corriente de entrada se llama ganancia de corriente de un transistor. Específicamente, la relación entre la corriente del colector y la corriente del emisor se denomina relación de transferencia de corriente continua de CC o ganancia de CC, que se denomina αdc.
Ganancia CC de base común, αdc = IC/IE.
IC e IE representan las magnitudes de las corrientes del colector y del emisor en un punto dado de la curva característica del transistor. Como la corriente del colector es siempre menor que la corriente del emisor, αdc siempre es menor que uno. Los valores típicos de αdc están generalmente entre 0,95 y 0,998.
A partir de la ecuación αdc = IC/IE, podemos expresar IC como IC = αdc IE.
Si simplificamos aún más αdc, IC = αIE.
Como IC = IC(mayoría) + ICBO(minoría), podemos reescribir la ecuación de la siguiente manera:
IC = α IC (mayoría) + ICBO
También sabemos que IE = IC + IB o IB = IE – IC = IE – (αIE + ICBO),
que se puede simplificar aún más como:
IB = IE (1-α) – ICBO
Si descuidamos ICBO, podemos escribir IB = IE (1-α).
Ganancia de corriente de cortocircuito con base común (CA)
La ganancia de corriente de cortocircuito de base común (CA) se define como la relación entre un pequeño cambio en la corriente del colector (ΔIC) y el cambio correspondiente en la corriente del emisor (ΔIE) a un voltaje constante en la base del colector. Se denota por αac.
αac = (ΔIC / ΔIE) / VCB = constante.
Por razones prácticas, la ganancia de CC se considera igual a la ganancia de CA, es decir, αdc = αac.
Es importante señalar que α no es una constante, sino que varía con la corriente del emisor IE, el voltaje de la base del colector VCB y la temperatura.
La ganancia de corriente de un transistor en un circuito de base común es menor que la unidad porque la resistencia de salida del transistor de base común es mucho mayor que la resistencia de entrada. Esto conduce a una gran ganancia de voltaje y, como resultado, una gran ganancia de potencia.
Características de la configuración básica común.
Propiedades de entrada de la configuración base común (V EE contra mí y v CB = constante)
Si el voltaje de base del colector VCB se mantiene constante (por ejemplo, 2 V), variamos el voltaje de base del emisor VEB en pequeños incrementos (por ejemplo, incrementos de 0,1 V) y anotamos los valores correspondientes de la corriente del emisor IE para cada valor de VEB. Esta prueba se repite para diferentes valores de VCB. Se observa que aumentar los valores de VCB da como resultado una reducción del valor de VEB para lograr la misma corriente.
La característica de entrada de un transistor de base común típico se muestra en la figura, con la corriente del emisor IE en el eje Y y el voltaje de base del emisor VEB en el eje X. Tenga en cuenta la estrecha agrupación de las curvas en un amplio rango de valores de VCB. El valor medio de la curva comienza a aumentar aproximadamente a VEB = 0,5 V para un transistor de silicio a 25 °C.
Las corrientes del emisor son casi independientes del VCB. De manera similar a un diodo de silicio semiconductor, una primera aproximación para la conexión base-emisor con polarización directa en modo CC sería VEB = 0,7 V.
Característica de salida de la configuración básica común (V CB Vs I C EU E = constante)
En este escenario, la corriente del emisor IE se mantiene constante (por ejemplo, 2 mA) mientras que el voltaje de la base del colector se desvía de cero en incrementos inapropiados (por ejemplo, incrementos de 1 V). Se anotan los valores de IC correspondientes. Este experimento se repite para diferentes valores de IE y las curvas características de salida obtenidas se muestran en la figura.
Las propiedades de salida de la configuración de Common Base se pueden dividir en tres áreas diferentes:
- Región activa : A la derecha de la línea, VCB = 0 y arriba la corriente del emisor es IE = 0. En esta área, la corriente del colector permanece constante y es casi igual a la corriente del emisor.
- Rango de saturación : Ubicado a la izquierda de la línea VCB = 0 y por encima de la característica de salida cuando IE = 0. En este rango, la corriente del colector IC aumenta bruscamente con un pequeño cambio en VCB. La relación entre IC e IE en la región activa se aproxima como IC = IE.
- Área de exclusión : IE = 0 e IC = ICBO, que representa la corriente de fuga del diodo colector base.
La curva característica de salida se puede utilizar para determinar la resistencia dinámica de salida, que se define como la relación entre un pequeño cambio en el voltaje de base del colector y el cambio correspondiente en la corriente del colector a una corriente de emisor constante:
Resistencia de salida (Ro) = {ΔVCB / ΔIC} IE = Constante.
El recíproco de la pendiente de la característica de salida da la resistencia dinámica de salida, que normalmente es muy alta y del orden de megaohmios.
Además, la característica se puede utilizar para determinar la ganancia de corriente base de señal pequeña (αac) del transistor seleccionando dos puntos, M y N, en la característica y observando los valores correspondientes de ΔIC y ΔIE.
αCC = ΔIC / ΔIE = 2mA / 2mA = 1 mA
Estos conocimientos sobre la configuración de base común permiten una comprensión integral del comportamiento del transistor en este modo específico.
Conclusión
En resumen, la configuración de base común de un transistor proporciona información valiosa sobre el comportamiento de los transistores, particularmente en términos de ganancia y características de corriente. La relación entre las corrientes del colector y del emisor y los efectos del voltaje y la temperatura de la base del colector se vuelven más claros a través de este análisis. Las diferentes regiones activa, de saturación y de bloqueo brindan una visión integral del funcionamiento del transistor. La alta resistencia de salida dinámica y la ganancia de corriente de base común (αac) mejoran aún más nuestra comprensión de este importante circuito electrónico.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cuál es el factor de ganancia actual (α) de la configuración base común?
El factor de ganancia de corriente (α) es la relación entre la corriente del colector (IC) y la corriente del emisor (IE) en un circuito base, denominada αdc. Cuantifica la ganancia actual del transistor.
2. ¿Por qué la ganancia de corriente de base común (α) suele ser menor que la unidad?
La ganancia de corriente de base común (α) es generalmente menor que la unidad porque la corriente del colector (IC) siempre es menor que la corriente del emisor (IE), lo que resulta en una relación IC/IE menor que 1.
3. ¿Qué revela la característica de salida en la configuración base común?
La característica de salida en el circuito base ilustra el comportamiento de la corriente del colector (IC) en relación con el voltaje de la base del colector (VCB), mientras que la corriente del emisor (IE) se mantiene constante. Muestra diferentes áreas, incluidas las áreas activa, de saturación y de bloqueo, y proporciona información sobre el funcionamiento del transistor.
