Conceptos básicos de amplificador de transistor: Aumentar la corriente de base aumenta la corriente de colector

En un transistor de unión bipolar (BJT) operando en la región activa (lineal) como amplificador:

Aumentar la corriente de base (\(I_B\)) causa un aumento proporcional en la corriente de colector (\(I_C\)).

El mecanismo

1. Junción Base-Emisor: Polarizada en directo. El aumento de \(V_{BE}\) (o corriente de impulsión) inyecta más portadores minoritarios (electrones en NPN) del emisor a la base.
2. Transporte en la base: La mayoría de los portadores difunden a través de la base delgada sin recombinarse.
3. Recolección en el colector: La junción base-colector polarizada en inverso barre estos portadores hacia el colector, formando \(I_C\).
4. Ganancia de corriente: \(I_C = \beta \times I_B\) (donde \(\beta = h_{FE}\), típicamente 50–300). Un pequeño \(\Delta I_B\) produce un gran \(\Delta I_C\).

Relaciones clave

• Corriente del emisor: \(I_E = I_C + I_B \approx I_C\) (ya que \(I_B \ll I_C\)).
• Transconductancia: \(g_m = \frac{I_C}{V_T}\) — relaciona el cambio de \(V_{BE}\) con el cambio de \(I_C\) (a menudo más útil para el diseño).
• Salida: \(I_C\) fluyendo a través de la resistencia de carga del colector \(R_C\) crea oscilación de voltaje amplificada: \(V_{out} = V_{CC} - I_C R_C\).

Notas prácticas

• El polarización debe mantener el transistor en la región activa: \(V_{CE} > V_{CE(sat)}\) (~0.2 V).
• \(\beta\) varía con temperatura, \(I_C\), y unidad a unidad. Diseñe con retroalimentación (degeneración del emisor, polarización de divisor de voltaje) para estabilidad.
• Para MOSFETs: El voltaje de puerta controla la corriente de drenaje (\(I_D = g_m V_{GS}\)); no hay corriente de puerta (CC).