Caracteristicas V e I, Apuntes de Electrónica Analógica

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Electrónica Analógica

- Tema 2. Componentes E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica

2.1. Característica tensión/corriente

2.2. El Diodo semiconductor

2.3. El Transistor

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2.1. Característica tensión/corriente

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica^ 2_0/

2.1. Característica tensión/corriente

2.1.1. Recta de carga y punto de trabajo 2.1.2. Modelado de componentes en continua 2.1.3. Modelado de componentes en gran señal 2.1.4. Modelado de componentes en pequeña señal

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2.1.1. Recta de carga y punto de trabajo (2)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica^ 2_2/ 2.1. Característica V/I En caso de trabajar con magnitudes constantes, el aspecto que tomará el circuito a analizar será El objetivo es determinar los valores desconocidos de la tensión [V] y la corriente [I] soportadas por el componente no lineal.

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2.1.1. Recta de carga y punto de trabajo (3)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica^ 2_3/ 2.1. Característica V/I Por un lado sabemos que los valores de V y de I deben pertenecer a la característica V/I del componente no lineal, que supondremos definida por la ecuación: I ( V ) Por otro lado la ley de Kirchhoff de tensiones nos permite escribir: V V R I e e    Con lo que resulta que el sistema de ecuaciones a resolver es:         V V R I I V e e ( )

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2.1.1. Recta de carga y punto de trabajo (5)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica^ 2_5/ 2.1. Característica V/I Sin embargo, resolver el sistema de ecuaciones planteado no es más que encontrar la intersección entre la característica V/I del componente no lineal (1ª ecuación) y la ecuación de la recta obtenida como resultado de aplicar la ley de Kirchhoff de corrientes         V V R I I V e e ( ) Esta recta recibe el nombre particular de recta de carga La recta de carga se puede representar en el plano V/I si determinamos dos puntos por los que pasa, por ejemplo los de corte con los ejes de tensión y de corriente:                 e e e R V V , I V , 0 V , I 0 ,

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2.1.1. Recta de carga y punto de trabajo (6)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica^ 2_6/ 2.1. Característica V/I Ahora se puede determinar el valor de la tensión y corriente en el componente no lineal de forma gráfica, superponiendo en el mismo plano V/I su característica tensión-corriente, la recta de carga y buscando su intersección

V , I  VQ , IQ

A este par de valores se le denomina punto de trabajo del dispositivo no lineal, y acostumbra a ser representado por la letra Q

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2.1.2. Modelado de componentes en continua (1)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica^ 2_8/ 2.1. Característica V/I Los casos comentados se corresponden al caso concreto en que el circuito únicamente englobe fuentes de valores constantes, por lo que podemos referirnos a este caso como trabajo en DC o trabajo en continua La recta de carga utilizada es la conocida como recta de carga en continua , y se corresponde al caso particular de determinar la solución de un circuito trabajando en DC Para cada caso concreto (valores de Ve y Re del equivalente de Thévenin del subsistema lineal), el componente no lineal puede ser sustituido por un resistor lineal de valor: RQ=UQ/IQ Esto permitirá deshacer el equivalente de Thévenin utilizado y aplicar las reglas resolutivas de circuitos lineales para determinar la totalidad de magnitudes del circuito original

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2.1.2. Modelado de componentes en continua (y 2)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica^ 2_9/ 2.1. Característica V/I

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2.1.3. Modelado de componentes en gran señal (2)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica 2.1. Característica V/I En este caso no existe una única recta de carga, sino que existen infinitas, limitadas por una máxima que pasa por los puntos: y otra mínima, la que pasa por los puntos: La solución del circuito no será un punto de trabajo fijo, sino que vendrá dada por la sucesión de infinitos pares de valores (VQ, IQ) correspondientes a los infinitos valores generados por ve(t) Serán infinitos puntos de trabajo que siguen la característica tensión- corriente del componente no lineal involucrado en el circuito                 e e e R V V I V V I max , max , 0 , 0 ,                 e e e R V V I V V I min , min , 0 , 0 , 2_11/

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2.1.3. Modelado de componentes en gran señal (3)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica 2.1. Característica V/I En este caso la aplicación de un modelo simple para el componente no lineal permite obtener una solución aproximada del circuito Esta figura representa el proceso de desplazamiento del punto de trabajo entre los dos extremos límite, poniéndose en evidencia el comportamiento no lineal del sistema impuesto por la no linealidad del componente Cuando se aprecia este hecho, se dice que el sistema trabaja en un régimen de gran señal 2_12/

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2.1.4. Modelado de componentes en pequeña señal (1)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica 2.1. Característica V/I Consideremos un circuito como el indicado en la figura, donde se supone una tensión equivalente ve(t) = E + e(t), con la condición de que e(t)  E, caso que es bastante frecuente Cuando sucede este hecho se dice que el régimen de trabajo del circuito es en pequeña señal En este caso, la pequeña amplitud de la fuente de alterna, e(t), hace que el punto de trabajo sufra desplazamientos pequeños en torno del punto de reposo Q impuesto por la fuente constante E 2_14/

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2.1.4. Modelado de componentes en pequeña señal (2)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica 2.1. Característica V/I Si el desplazamiento del punto Q es realmente pequeño, la zona de la característica V/I del componente que abarca es también pequeña Esto permite aproximar la característica V/I del componente no lineal por una línea recta 2_15/

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2.1.4. Modelado de componentes en pequeña señal (4)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica 2.1. Característica V/I Frente a las variaciones de pequeña señal el componente no lineal se comporta como una resistencia, denominada resistencia dinámica [rd ] Se evalúa como la pendiente de la característica V/I del componente en el punto de trabajo impuesto por la polarización d V Q d Q dV d V r I V dV d I V r 1 ( ) ( ) 1 ( )            2_17/

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2.1.4. Modelado de componentes en pequeña señal (5)

E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica 2.1. Característica V/I La respuesta de un dispositivo no lineal trabajando en régimen de pequeña señal se representa en esta figura 2_18/