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FORMULAS PARA CALCULAR LA GANANCIA (BC, CC, EC).

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OBJETIVO:
Construir un amplificador en base común y otro en colector común; y comprobar prácticamente sus características eléctricas tales como Zi,Zo,Avy Ai.
BASE COMUN
La configuración en base común. Esta configuración no produce ganancia de corriente, pero sí de la tensión y además tiene propiedades útiles en altas frecuencias.
En la práctica, los valores de los parámetros no se obtienen necesariamente por medio de las pendientes de las curvas. Frecuentemente se usan valores tabulados de los parámetros, para un punto de operación dado. Se puede observar que para cada parámetro se da un valor central de diseño como también valores máximos y mínimos. Los intervalos de valores para cada parámetro indican que en la práctica es razonable hacer algunas aproximaciones. Las hojas de datos suministradas por los fabricantes, generalmente no muestrancurvas características de entrada(Base o Emisor), pero contienen las curvas características estáticas de colector de las conexiones emisor y base común, para una temperatura ambiente dada.
En nuestro casose realizarán todos los cálculos apoyándonos en nuestrascurvas características del transistor a utilizar y con la curva de transconductancia.
MODELO DEL AMPLIFICADOR EN B.C.

A continuación se mostrará el amplificador en base común:
Ahora mostraremos el circuito equivalente de CC. 

La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia tanto de tensión como de corriente y alta impedancia de entrada. En caso de tener resistencia de emisor, RE > 50 Ω, y para frecuencias bajas, la ganancia en tensión se aproxima bastante bien por la siguiente expresión: G_V = -\frac {R_C}{R_E} ; y la impedancia de salida, por RC
Como la base está conectada al emisor por un diodo en directo, entre ellos podemos suponer una tensión constante, Vg. También supondremos que β es constante. Entonces tenemos que la tensión de emisor es: VE = VBVg
Y la corriente de emisor: I_E = \frac {V_E}{R_E} = \frac {V_B - V_g}{R_E}.
La corriente de emisor es igual a la de colector más la de base: I_E = I_C + I_B = I_B  (\beta + 1) = I_C (1 + \frac {1}{\beta}). Despejando I_C = \frac {I_E}{1 + \frac {1}{\beta}}
La tensión de salida, que es la de colector se calcula como: V_C = Vcc - I_C R_C = Vcc - R_C \frac {I_E}{1 + \frac {1}{\beta}}
Como β >> 1, se puede aproximar: 1 + \frac {1}{\beta} = 1y, entonces, V_C = Vcc - R_C I_E =  Vcc - R_C \frac {V_B - V_g}{R_E}
Que podemos escribir como V_C = (Vcc + R_C \frac {V_g}{R_E})- R_C \frac {V_B}{R_E}
Vemos que la parte (Vcc + R_C \frac {V_g}{R_E})es constante (no depende de la señal de entrada), y la parte - V_B \frac {R_C}{R_E}nos da la señal de salida. El signo negativo indica que la señal de salida está desfasada 180º respecto a la de entrada.
Finalmente, la ganancia queda: G_V =\frac {V_C}{V_B} =- \frac {R_C}{R_E}
La corriente de entrada, I_B = \frac {I_E}{1+\beta}, que aproximamos por I_B = \frac {I_E}{\beta}=\frac {V_E}{R_E \beta}=\frac {V_B - V_g}{R_E \beta}.
Suponiendo que VB>>Vg, podemos escribir:I_B = \frac {V_B}{R_E \beta}
y la impedancia de entrada: Z_{in} = \frac {V_B}{I_B}=\frac {V_B}{\frac {V_B}{R_E \beta}}=R_E \beta
Para tener en cuenta la influencia de frecuencia se deben utilizar modelos de transistor más elaborados. Es muy frecuente usar el modelo en pi.

  
El amplificador emisor seguidor (ES), o colector común (CC). Su salida se toma de emisor a tierra en vez de tomarla de colector a tierra, como en el caso del EC. Este tipo de configuración para el amplificador se utiliza para obtener una ganancia de corriente y ganancia de potencia.
El EC tiene un desfasamiento de 180° entre las tensiones de base y colector. Esto es, conforme la señal de entrada aumenta de valor, la señal de salida disminuye. Por otra parte, para un Es, la señal de salida esta en fase con la señal de entrada. El amplificador tiene una ganancia de tensión ligeramente menor que uno. Por otro lado, la ganancia de corriente es significativamente mayor que uno.
Análisis en ca y diseño de amplificadores ES
Los procedimientos para diseño y análisis de amplificadores ES son los mismos que para amplificadores EC. Los únicos cambios se dan en las ecuaciones para Rca, Rcd y la excursión en la tensión de salida. La excursión de salida para el ES está dada por



Emisor común

Polarizacion del Diodo semiconductor

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Polarización directa

Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo.

En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.

Si ahora aplicamos a dicha unión una tensión exterior de signo contrario a la barrera de potencial interna, ésta irá disminuyendo en anchura. A mayor tensión aplicada externamente corresponderá una barrera interna menor y podremos llegar a conseguir que dicha barrera desaparezca totalmente.

Polarización inversa


Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo.

En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Nota: El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, ésto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.

VI crea un campo eléctrico en el mismo sentido que el de la unión, aumenta el campo eléctrico total, aumenta la diferencia de potencial y disminuye la corriente de mayoritarios. Favorece el desplazamiento de huecos hacia la zona p y de electrones hacia la zona n, ensanchándose la zona de transición. Pero estos h+ y e- provienen de zonas donde son minoritarios. El resultado es que fluye una pequeña corriente I0, debida únicamente a los pares e-h+ que se generan por agitación térmica llamada CORRIENTE INVERSA DE SATURACIÓN.

De que esta compuesto el DIODO

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Un diodo es un elemento de dos terminales cuya característica tensión-corriente no es lineal. Está formado por un cristal semi conductor dopado de tal manera que una mitad es tipo "p" y la otra "n", constituyendo una unión “pn”. La terminal que corresponde con la parte "p" se llama ánodo y el que coincide con la "n" es el cátodo.


El diodo está compuesto por un cristal de silicio o de germanio dopado, es decir, al que se le han incluido impurezas. El dopado del silicio (o del germanio) se realiza para variar sus propiedades de semiconductor.

Los átomos de estos semiconductores tienen cuatro electrones sueltos en su capa de valencia, lo cual les confiere sus cualidades semiconductoras, al unirse estos átomos de silicio o germanio por enlace covalente, quedan con la configuración electrónica de gas noble, es decir con ocho electrones de valencia en su última capa

Curva Caracteristica del Diodo

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Con la polarización directa los electrones portadores aumentan su velocidad y al chocar con los átomos generan calor que hará umentar la temperatura del semi conductor. Este aumento activa la conducción en el diodo.


• Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ ).

La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente.
• Corriente máxima (Imax ).


Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse por el efecto Joule. Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del diseño del mismo.

• Corriente inversa de saturación (Is ).

Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la

formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10º en la temperatura.

• Corriente superficial de fugas.

Es la pequeña corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarización inversa), esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas.

• Tensión de ruptura (Vr ).

Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.

Teóricamente, al polarizar inversamente el diodo, este conducirá la corriente inversa de saturación; en la realidad, a partir de un determinado valor de la tensión, en el diodo normal o de unión abrupta la ruptura se debe al efecto avalancha; no obstante hay otro tipo de diodos, como los Zener, en los que la ruptura puede deberse a dos efectos:

• Efecto avalancha (diodos poco dopados). En polarización inversa se generan pares electrón-hueco que provocan la corriente inversa de saturación; si la tensión inversa es elevada los electrones se aceleran incrementando su energía cinética de forma que al chocar con electrones de valencia pueden provocar su salto a la banda de conducción. Estos electrones liberados, a su vez, se aceleran por efecto de la tensión, chocando con más electrones de valencia y liberándolos a su vez. El resultado es una avalancha de electrones que provoca una corriente grande. Este fenómeno se produce para valores de la tensión superiores a 6 V.

• Efecto Zener (diodos muy dopados). Cuanto más dopado está el material, menor es la anchura de la zona de carga. Puesto que el campo eléctrico E puede expresarse como cociente de la tensión V entre la distancia d; cuando el diodo esté muy dopado, y por tanto d sea pequeño, el campo eléctrico será grande, del orden de 3•105 V/cm.

¿Que es un DIODO?

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Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña.
Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.


Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas termoiónicas constituídos por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.

Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del cual circula la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante los cuales son conducidos electrostáticamente hacia una placa, curvada por un muelle doble, cargada positivamente (el ánodo), produciéndose así la conducción

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