CONFIGURACIONES BÁSICAS DEL TRANSISTOR

7.0. POLARIZACIÓN

El comportamiento del transistor, en general, se podría dividir en dos tipos; todo transistor puede tener un comportamiento "lineal" o un comportamiento "no lineal". De estos dos, el más interesante para nosotros es el comportamiento lineal. Un transistor está trabajando en la zona lineal cuando se halla en su zona activa. Se dice que un comportamiento es lineal cuando, a variaciones "de un tipo", el transistor responde con variaciones "de ese mismo tipo", es decir, si, por ejemplo, tenemos una corriente de base cualquiera y la multiplicamos por tres, la corriente del colector que teníamos, también se va a multiplicar por tres. Igualmente si reducimos la corriente de base a, por ejemplo, la mitad, la corriente del colector también se reducirá a la mitad.

Un comportamiento lineal está representado por una gráfica que es una recta.

Se puede decir que el comportamiento del transistor cuando está en la zona activa es "predecible" pues sabemos a priori qué va a ocurrir. Por el contrario, un transistor en zona no lineal tiene un comportamiento "extraño".

Decimos que el transistor está en zona no lineal cuando se encuentra en zona de saturación o de corte. Como ya sabemos, un aumento de corriente puede no tener respuesta alguna o, por el contrario, puede producir una respuesta desproporcionada en comparación con la variación a la que se le ha sometido. Es en esta zona donde se dice que existe "distorsión", ya que variaciones de un tipo a la entrada no se corresponden con el mismo tipo de variaciones a la salida. La mayoría de los circuitos electrónicos utilizan los transistores trabajando en su zona activa, ya que es la zona más práctica en casi todos los casos. No obstante, también existen circuitos que utilizan las propiedades no lineales de los transistores, aunque en menor número.

Un comportamiento no lineal hace que no se correspondan las variaciones de la entrada con las respuestas de la salida.

La zona en la que está trabajando un circuito se la conoce con el nombre de "punto de trabajo". Así, una vez conectado un transistor, dependiendo de los valores de las tensiones de sus terminales, éste tendrá un punto de trabajo u otro. "Polarizar" un circuito es hacer que trabaje en el punto de trabajo que nos interese.

7.1. Estabilidad en la polarización

Entendemos por estabilidad, en general, la facilidad de cualquier ente para permanecer en el mismo estado en el que se encuentra, a pesar de ser sometido a cualquier tipo de alteraciones que pudiesen modificarlo. Este concepto lo vamos a utilizar con los transistores y vamos a hablar de "estabilidad en la polarización". Una vez que tenemos el transistor polarizado en un punto de trabajo concreto, este puede modificarse y cambiar de punto de trabajo. Por ejemplo, un transistor que esté trabajando en activa, podría de repente pasar a trabajar en saturación, cambiando completamente sus características; lo cual no es nada deseable para nuestros propósitos. Así pues, debemos investigar sobre las causas que hacen que el transistor pueda cambiar su punto de trabajo.

Afortunadamente, estas causas están bien investigadas, y son perfectamente evitables teniendo el debido cuidado. Se puede decir que hay una sola razón responsable de que se produzca esa inestabilidad en la polarización y esta es, como ya sabemos, "la temperatura". Un aumento de temperatura produce cambios en el interior del transistor lo suficientemente importantes como para provocar un cambio en el punto de trabajo. Hay básicamente tres consecuencias principales producidas por el aumento de la temperatura: la primera de ellas es un aumento de beta. Hemos visto que la corriente de base y la corriente del colector están relacionadas por la fórmula:

I_C = ß . I_B

Donde habíamos supuesto que beta, ß , era un valor constante para cada transistor. A partir de ahora no vamos a considerar a beta como una constante sino que será un valor que va a depender de las variaciones de temperatura; si la temperatura no varía tampoco lo hará beta.

Una variación de temperatura que provoque una variación apreciable en el valor de beta debería ser del orden de unos cinco grados centígrados. La segunda consecuencia de un aumento de temperatura es la aparición de corrientes inversas dentro del transistor. No ahondaremos en estas corrientes, baste saber que por cada aumento de diez grados en la temperatura este tipo de corrientes duplica su valor.

Las corrientes inversas producen un incremento desproporcionado de la corriente del colector. Y la tercera consecuencia de una subida de temperatura consiste en un aumento de la diferencia de potencial entre la base y el emisor. En este tipo de casos, un aumento de un grado centígrado provoca que la diferencia de potencial entre la base y el emisor (V_BE) se incremente unos 2,5 mV.

Vemos, pues, que el aumento de temperatura tiene consecuencias bien definidas en el transistor que le pueden llevar a cambiar su punto de trabajo. A primera vista parece un poco extraño que nos preocupemos de los cambios de temperatura; ya que, como bien sabemos, la temperatura ambiente no aumenta ni disminuye de forma apreciable en un momento, sino que necesita horas, o incluso días, para que haya un cambio de unos cuantos grados centígrados en la temperatura de una habitación.

Sin embargo, como ya vimos, el paso de la corriente a través de cualquier conductor no se hace de forma gratuita sino que implica una pérdida de energía, ya que, por muy buen conductor que sea éste, siempre ofrece algo de resistencia. Esta oposición al paso de la corriente y, por consiguiente, esta pérdida de energía, se traduce en un aumento de la temperatura. Esto se puede comprender fácilmente si pensamos en cualquier proceso de la vida real donde exista una oposición a que se realice algún trabajo.

Pensemos simplemente qué ocurre cuando nos frotamos las manos. Instantáneamente se calientan. Esto es debido a que cada mano se opone al deslizamiento de la otra, sin embargo, haciendo fuerza, somos capaces de vencer esta resistencia; a cambio perdemos algo de energía que se transforma en calor, y este calor es el que podemos percibir en las manos.

Puesto que el fenómeno del calentamiento del transistor se produce inevitablemente en cualquier circuito, éste va a ser un factor a considerar en todos y cada uno de los circuitos. La forma de abordar este problema no será evitando que se caliente el transistor sino que, cuando se caliente, las consecuencias de este aumento de temperatura no nos afecten o que lo hagan en la menor medida posible. Para solucionar este problema lo mejor es colocar una resistencia de emisor. Con esta resistencia se va a producir una disminución en la diferencia de potencial entre el emisor y la base. Esto provocará que el transistor conduzca menos y así se compensará el aumento de la corriente de colector que se produce con el aumento de la temperatura