Estoy cubriendo los BJT en mi clase de semiconductores y en clase, el profesor dijo que los BJT se usan como amplificadores en la región lineal. Estoy confundido porque pensé que la ganancia era proporcional a la corriente base.
Por esa lógica, ¿no sería la ganancia más alta en la región de saturación?
¿Puede alguien aclarar esta confusión?
Si solo va a activar / desactivar una gran corriente con una pequeña corriente de control (en la base), entonces quiere que el transistor se sature.
Pero si desea que siga la corriente del colector, por ejemplo, una señal oscilante en la base, entonces desea que el transistor permanezca en la región lineal.
Considere las curvas características de un transistor NPN de señal pequeña típico:
Conreferenciaalgráficodeladerecha,podemosverquelagananciadecorrienteDChFEescasiconstanteconlacorrientedelcolectorsiemprequeVcesemantengaconstantea1V.ComienzaacaeramedidaqueseacercaaIcde100mAy(nosemuestra)tambiéncaeráaunacorrientedecolectormuybaja.
Siahoramiraelgráficodelaizquierda,lainterseccióndeVce=1.0Vcorrespondeaunpuntoenelgráficodeladerechaparacadaunadelascorrientesbasede0.1mAa1.0mA.Amedidaqueaumentalacorrientedelcolector,lagananciaesmenor,porloqueelespacioentrelascorrientesdebaseespaciadasuniformementeesmenor.Ahora,imaginequeeltransistorestáentrandoensaturación,porloqueVceesinferiora1V,acercándoseacero.Porejemplo,aunacorrientebasede1mA,y0,1VVce,puedeverquelacorrientedelcolectoressolodeunos25mA,loquesignificaquelagananciadecorrientehabajadoa25desdemásde200.Aunacorrientebasede0,1Vy0,1mA,lagananciaesmáscomo50,todavíamuylejosdelos300a1VVce.
CuandoVceseaproximaacero,lacorrientedegananciacaeacero.Estotienesentidoporqueeltransistornecesitaalgodevoltajeparafuncionar.Enalgúnpuntomuycercanoacero,inclusosevolveráligeramentenegativo,yaqueelaumentodelacorrientebasehacequelacorrientesalgadelcolector.
Laotracosaquepodríaencontrarinteresanteesqueaunacorrientedebasebaja,lascurvassonbastanteplanas,laganancianocambiamuchoconVcesiemprequevea"suficiente".
Tenga en cuenta que la "región de saturación" para un BJT es la región donde Vce < Vce_sat. En esta región de operación, Ic no solo está determinada por Ib y Vbe sino también por Vce. Si determinara un modelo de pequeña señal del BJT en la región de saturación, encontraría un componente adicional "consumiendo" parte de la corriente del colector que resulta en menos gm (lo que se denomina ganancia).
La región lineal es donde Vce > Vce_sat. En esta región de operación, Ic está determinado principalmente por Ib y Vbe, pero no tanto por Vce (solo a través del efecto Temprano). Esto se traduce en una mayor impedancia de salida (en el colector) si se compara con la región saturada, lo que da como resultado más gm usables.
Aunque una señal puede ser amplificada por un BJT en cualquiera de las regiones, la región lineal es más conveniente de usar, ya que la dependencia Vce se elimina (en primer orden).
La transconductancia (señal pequeña) gm = dIc / dVbe de un BJT depende principalmente de Ic pero como beta = Ic / Ib (¡suponiendo que estemos en la región lineal!) se podría decir que el gm (no lo haría llamar a que la ganancia como gm tiene la unidad [A / V]) depende de Ib. Pero es más conveniente decir que gm depende de Ic ya que gm = Ic / Vt.
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