Circuitos Electrónicos: Diodos Zener, Rectificadores, Transistores y Amplificadores

1. Característica I_ZT de un Diodo Zener

La característica I_ZT del zener se denomina "Corriente de prueba del Zener" y es la corriente que garantiza que haya tensión en el mismo.

2. Comparación de la Tensión de Rizado en Rectificadores de Media Onda y Onda Completa

Se dispone de un rectificador de media onda y otro de onda completa. Ambos tienen un condensador de filtro de capacidad C y una carga conectada de resistencia R_L. A ambos se le aplica la misma tensión de la red eléctrica. ¿Cuál de los dos presentará mayor tensión de rizado?

Para determinar en qué caso existe mayor rizado, tendremos en cuenta las siguientes ecuaciones:

• V_DC = V_max - V_riz / 2
• V_riz = I_DC / (f_rect · C)
• I_DC = V_DC / R_L

Donde:

• V_riz es la tensión de rizado.
• f_rect es la frecuencia de la señal rectificada.
• R_L es la resistencia de carga.
• V_max es la tensión máxima.
• V_DC e I_DC son los valores de la tensión y la corriente de salida en continua.

Igualando las tres ecuaciones, obtenemos:

V_riz = I_DC / (f_rect · C) = V_DC / (R_L · C · f_rect)

V_DC = V_max - V_riz / 2

V_riz = [1 / (R_L · C · f_rect)] · (V_max - (V_riz / 2)) => V_riz = V_max / (R_L · C · f_rect + 1/2)

Siendo la frecuencia de la señal rectificada f₁ para media onda y f₂ para onda completa, podemos deducir que:

T₁ = 2T₂ => 1/T₁ = 1/(2T₂) => f₁ = 1/2f₂ => f₂ = 2f₁

Por lo tanto, dado que el resto de magnitudes son iguales en ambos casos:

• Media onda: V_riz = V_max / (R_L · C · f₁ + 1/2)
• Onda completa: V_riz = V_max / (R_L · C · 2f₁ + 1/2)

Solución: El rectificador de media onda presentará mayor rizado.

3. Transistor NPN en la Zona de Saturación

Se requiere hacer trabajar a un transistor NPN en la zona de saturación. ¿Cómo deberían estar polarizadas las uniones colector-base y base-emisor? ¿Cuál sería la tensión colector-emisor? ¿Para qué serviría un transistor funcionando en esa zona?

Para que el transistor trabaje en la zona de saturación, ambas uniones deben estar polarizadas en directa. En este caso, el BJT actúa como un interruptor cerrado. La tensión existente entre las ramas del colector y emisor es de aproximadamente 200 mV (V_CE ≈ 0.2 V).

Un transistor en saturación se utiliza como un interruptor, permitiendo o bloqueando el paso de corriente.

4. Efecto de la Temperatura en una NTC

Si la temperatura a la que está sujeta una NTC aumenta, ¿su valor óhmico aumenta o disminuye?

Disminuye el valor óhmico, ya que al aumentar la temperatura, aumentará también la concentración de portadores, por lo que la resistencia será menor.

5. Amplificador con Terminal Común: Esquema y Ganancia

Se dispone de un amplificador con terminal común. A este amplificador se le aplica una señal V_s, procedente de un generador con resistencia R_s. A la salida del amplificador se conecta una carga R_L. Dibuje el esquema equivalente del circuito con el modelo en cuadripolo del amplificador y deduzca la ganancia A_V = V_o / V_s. Explique lo que es cada parámetro.

A_V = V_o / V_i = A_vo · R_L / (R_L + R_o)

V_o = A_vo · V_i · R_L / (R_L + R_o)

V_i = V_s · R_i / (R_i + R_s) => V_o = A_vo · V_s · R_L / (R_L + R_o) · R_i / (R_i + R_s)

A_V' = V_o / V_s = A_vo · R_L / (R_L + R_o) · R_i / (R_i + R_s)

Donde:

• A_vo: Ganancia de tensión en vacío.
• R_L: Resistencia de carga.
• R_o: Resistencia de salida del amplificador.
• R_i: Resistencia de entrada del amplificador.
• R_s: Resistencia interna del generador de señal.
• V_s: Tensión de la señal de entrada.
• V_i: Tensión de entrada al amplificador.
• V_o: Tensión de salida del amplificador.