Límites de operación del transistor

   Para  cada  transistor  existe  una  región  de  operación  sobre  las  características,  la  cual asegurara que los valores nominales máximos no sean excedidos y la señal de salida  exhibe  una  distorsión  mínima.  Una  región  de  este  tipo,  se  ha  definido  para  las  características  de  transistor  de  la  figura  4.22.  Todos  los  límites  de  operación  se  definen  sobre una típica hoja de especificaciones de transistor descrita en la sección 4.6. 

Algunos  de  los  límites  se  explican  por  sí  mismos,  como  la  corriente  máxima  de  colector  (denominada,  por  lo  general,  en  la  hoja  de  especificaciones,  como  corriente 

continua de colector) y el voltaje máximo de colector a emisor (abreviada a menudo como  vCeo.) Para el transistor de la figura 4.22, ICmáx se especificó como de 50 mA y vCeo como  de 20 V. La linea vertical de las características definida como vCEsat especifica la mínima  vCE que puede aplicarse sin caer en la región no lineal denominada región de saturación.    Figura 4.22       El nivel de VCEsat está regularmente en la vecindad de los 0.3 V especificada para  este transistor. El máximo nivel de disipación se define por la siguiente ecuación:     PCmáx = VCEIC       (4.19)    

En cualquier punto sobre las características el producto de VCE e IC debe ser igual  a 300  mW.  Si elegimos  para IC  el  valor  máximo de 50 mA  y  lo sustituimos  en  la relación  anterior, obtenemos    VCEIC = 300 mW  VCE(50 mA) = 300 mW  VCE = 6 V     Como un resultado encontramos que si IC = 50 mA, entonces VCE = 6 V sobre la  curva de disipación de potencia, como se indica en la figura 3.22. Si ahora elegimos para  VCE su valor máximo de 20 V, el nivel de IC es el siguiente:  (20 V)IC = 300 mW  IC = 15 mA     definiendo un segundo punto sobre la curvatura de potencia. Si ahora escogemos un nivel  de  IC  a  la  mitad  del  intervalo  como  25  mA,  resolvemos  para  el  nivel  resultante  de  VCE  obtenemos 

VCE(25 mA) = 300 mW  VCE = 12 V 

como  también  se  indica  en  la  figura  4.22.  Una  estimación  aproximada  de  la  curva  real  puede dibujarse por lo general empleando los tres puntos definidos con anterioridad. Por  supuesto,  entre  más  puntos  tenga,  más  precisa  será  la  curva,  pero  una  aproximación  es  generalmente todo lo que se requiere. La región de corte se define como la región bajo IC = 

ICEO. Esta región tiene que evitarse también si la señal de salida debe tener una distorsión 

mínima.  En  algunas  hojas  de  especificaciones  se  proporciona  solamente  ICBO.  Entonces  uno debe utilizar la ecuación ICEO =  ICBO para establecer alguna idea del nivel de corte si  la  curva  de  características  no  está  disponible.  La  operación  en  la  región  resultante  de  la  figura  4.22  asegurará  una  mínima  distorsión  de  la  señal  de  salida  y  niveles  de  voltaje  y  corriente que no dañarán al dispositivo. Si las curvas de características no están disponibles  o  no  aparecen  en  la  hoja  de  especificaciones  (como  ocurre  con  frecuencia),  uno  simplemente debe estar seguro que IC, VCE y su producto caigan dentro del intervalo que  aparece en la siguiente ecuación:    ICEO  IC  Icmáx  VCEsat  VCE VCEmáx  (4.19)  VCEIC  PCmáx     Para las características de base común la curva de potencia máxima se define por  el siguiente producto de cantidades de salida;  PCmax = VCBIC (4.20)    4.6   Hoja de especificaciones del transistor. 

   Puesto  que  la  hoja  de  especificaciones  es  el  enlace  de  comunicación  entre  el  fabricante y el usuario, es de particular importancia que la información proporcionada sea 

reconocida  y  correctamente  comprendida.  Aunque  no  se  han  presentado  todos  los  parámetros,  un  amplio  número  será  ahora  familiar.  Los  parámetros  restantes  se  introducirán en los capítulos siguientes. Se hará referencia a esta hoja de especificaciones  para revisar la manera en la cual se presenta el parámetro. 

La información proporcionada en la figura 4.23 se ha tomado directamente de la  publicación  Small‐Signal  Transistors,  FETs,  and  Diodes  preparada  por  Motorola  Inc.  El  2N4123 es un transistor npn de propósito general con el encapsulado y la identificación de  terminales que aparecen en el extremo superior derecho de la figura 4.23a. La mayoría de  las  hojas  de  especificaciones  se  dividen  en  valores  nominales  máximos,  características 

térmicas v características eléctricas. Las características eléctricas se subdividen además en 

características  en  estado  "encendido",  en  estado  "apagado"  y  de  pequeña  señal.  Las  características  en  estado  activo  y  pasivo  se  refieren  a  los  límites  de  cd,  mientras  que  las  características de pequeña señal incluyen los parámetros de importancia para la operación  de ca.  

Nótese en la lista de valores nominales máximos que vcemax = VCEO = 30 V con 

ICmax = 200 mA. La máxima disipación de colectora . = 625 mW. El factor de degradación 

bajo  los  valores  nominales  máximos  especifica  que  el  valor  nominal  máximo  debe  descender 5 mW por cada grado de incremento en la temperatura sobre los 25°C. En las  características durante el estado "apagado" ICBO se especifica como de 50 nA y durante el  estado "encendido" VCEsat = 0.3 V. El nivel de hFE tiene un intervalo de 50 hasta 150 a una 

IC  =  2  mA  y  VCE  =1  V  y  un  valor  mínimo  de  25  a  una  corriente  mayor  de  50  mA  para  el 

mismo voltaje.   

Los  limites  de  operación  se  han  definido  ahora  para  el  dispositivo  y  se  repiten  a  continuación en el formato de la ecuación (4.11) empleando hFE = 150 (el límite superior).  En realidad, para muchas aplicaciones, los 7.5 uA = 0.0075 mA se pueden considerar como  0 mA sobre una base aproximada.    Límites de Operación  IB 7.5 uA  IC 200 mA  VCE(sat) 0.3 V VCE  30 V  VCEIC  650 mW    

En  las  características  de  pequeña  señal  el  nivel  de  hfe  (ca)  se  proporciona  junto  con  una  gráfica  de  cómo  varía  con  la  corriente  de  colector  en  la  figura  4.23.  En  la  figura  4.23j se demuestra el efecto de la temperatura y la comente de colector sobre el nivel de 

revela que el nivel real de hFE a cualquier nivel de IC se ha dividido por el valor máximo de 

hFE a esa temperatura e IC = 8 mA. 

  Figura 4.23 Hoja de especificaciones del transistor. 

CAPÍTULO 5