polarización

La polarización es una tensión o corriente de CC fija aplicada deliberadamente a un dispositivo activo, como un transistor o un diodo, para establecer dónde opera ese dispositivo a lo largo de su curva característica. Sin polarización, un transistor se encuentra en un estado indefinido; con la polarización correcta, se convierte en un amplificador, interruptor o detector predecible. La tensión de polarización desplaza el punto de funcionamiento del dispositivo a una región útil, normalmente la zona lineal (activa) donde pequeños cambios de entrada producen cambios de salida proporcionales.

En un transistor de unión bipolar (BJT), la tensión de polarización de base controla si el dispositivo conduce mucho, poco o nada. Una polarización de base de aproximadamente 0,6 a 0,7 voltios polariza directamente la unión base-emisor y permite que fluya la corriente del colector; el valor exacto depende del tipo de dispositivo y de la tensión de alimentación. En los transistores de efecto de campo (FET), la tensión de polarización de puerta controla la conductividad del canal entre la fuente y el drenador. Las válvulas de vacío requieren una polarización similar en la rejilla de control para establecer la clase de funcionamiento deseada (A, B, AB o C).

Esquemas de polarización comunes

La polarización fija utiliza una red de resistencias de la fuente de alimentación para establecer directamente la tensión de base o de puerta. La polarización por divisor de tensión (también llamada polarización por divisor de potencial) utiliza un par de resistencias para estabilizar el punto de funcionamiento frente a la deriva térmica y la tolerancia de los componentes. La polarización por emisor utiliza una resistencia en serie con el emisor para proporcionar una retroalimentación automática que reduce la deriva. Cada método intercambia simplicidad por estabilidad; la polarización fija es la más simple pero la que más deriva con la temperatura y la variación de las piezas, mientras que la polarización por emisor es más compleja pero mantiene su punto de funcionamiento en un rango más amplio de condiciones.

La deriva de polarización es el principal enemigo en los circuitos analógicos. A medida que un transistor se calienta, su caída de tensión directa disminuye y tiende a conducir más a menos que la red de polarización lo compense. En las etapas de amplificador de potencia, la deriva de polarización incontrolada puede causar un embalamiento térmico, donde el aumento de la corriente genera más calor, lo que aumenta aún más la corriente, hasta que el dispositivo se sobrecalienta y falla. Los diseñadores deben elegir circuitos de polarización y corrientes de reposo que mantengan el punto de funcionamiento estable en el rango de temperatura esperado y las tolerancias de los componentes (normalmente una variación del 10 al 20 por ciento).

El término 'polarización' proviene de su analogía eléctrica con la polarización mecánica, como la precarga de un muelle: preposiciona el sistema para que la señal real (entrada de CA superpuesta) produzca un movimiento equilibrado alrededor de ese punto de reposo. En trabajos de RF y microondas, las redes de adaptación y las líneas de carga interactúan con la polarización; la adaptación de impedancias y la selección del punto de polarización deben optimizarse conjuntamente. Del mismo modo, en las cadenas de señales analógicas, la polarización de una etapa no debe interferir con la polarización de la siguiente, por lo que se utilizan condensadores de acoplamiento entre etapas para bloquear la polarización de CC mientras se pasan las señales de CA.