Transistor integrado con una técnica de fotolitografia (1961) Primer transistor de germanio integrado (1958)
Circuito integrado con 5000 transistores (1979)
1983 circuito integrado con 29000 transistores
1993 3.100.000 transistores
1991 200.000 transistores
Año 2000 42 millones
Año 2007 731 millones
TRANSISTOR EL TRANSISTOR ESTÁ FORMADO POR LA UNIÓN DE TRES CAPAS DE MATERIAL SEMICONDUCTOR. SEGÚN LA DISPOSICIÓN EXISTEN DOS TIPOS DE TRANSISTOR: PNP Y NPN. EL NPN ES EL MÁS IMPORTANTE Y EL QUE ESTUDIAREMOS.
TRANSISTOR LA FUNCIÓN BÁSICA DE UN T. ES CONTROLAR EL PASO DE UNA CORRIENTE GRANDE MEDIANTE UNA CORRIENTE MUY PEQUEÑA, EN ALGUNOS CASOS ES UN INTERRUPTOR CONTROLADO POR CORRIENTE. SON TAMBIÉN LOS COMPONENTES DE TODAS LAS PPUERTAS LÓGICAS DE LOS MICROPROCESADORES
TRANSISTOR ●
ŚIMBOLO
TRANSISTOR
IC
IB
La corriente siempre circula en el mismo sentido en un transistor (señalada por la flecha en el emisor).
VCE
VBE IE
En el transistor hay cinco magnitudes importantes: las intensidades que circulan por cada patilla y la caída de tensión entre las patillas:
Colector
Base
Emisor
TRANSISTOR. ZONAS EXISTEN TRES MODOS DE FUNCIONAMIENTO LLAMADOS: ZONA DE CORTE, ZONA ACTIVA Y ZONA DE SATURACIÓN. EL FUNCIONAMIENTO APROXIMADO EN ESTOS TRES CASOS ES EL SIGUIENTE
TRANSISTOR. ZONAS ZONA DE CORTE: LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR LA BASE ES NULA Y ESTO PROVOCA QUE NO CIRCULE NINGUNA INTENSIDAD POR EL EMISOR O EL COLECTOR. VBE NO LLEGA A 0.7 V IC=0A IB=0A
TRANSISTOR. ZONAS ZONA ACTIVA: AUMENTAMOS LA INTENSIDAD DE BASE Y OBSERVAMOS QUE LA INTENSIDAD DEL COLECTOR ES SIEMPRE 100 VECES MAYOR. VBE VALE 0.7 V. TODOS LOS AMPLIFICADORES SE BASAN EN EL FUNCIONAMIENTO EN ESTA ZONA. UNA CORRIENTE PEQUEÑA PRODUCE UNA CORRIENTE MUCHO MAYOR. IC=100,200,300 A IB=1,2,3 A
TRANSISTOR. ZONAS zona de saturación: seguimos aumentando la intensidad de base pero la intensidad de colector ya no sube más. VBE vale 0.7 V y VCE vale 0.2 V
IC=500,500,500 A IB=10,20,30 A
TRANSISTOR. CORTE SUPONEMOS QUE EL TRANSISTOR FUNCIONA EN ZONA ACTIVA, POR LO QUE VBE VALE 0.7 V. CON ESTE DATO CALCULAMOS LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR R2 Y LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR R1.
R1=1000Ω
V=9V
SI LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR R1 ES MENOR QUE POR R2 EL EJERCICIO ESTÁ ACABADO YA QUE ESTAMOS EN LA ZONA DE CORTE.
R2=10Ω
RC=100Ω
TRANSISTOR. CORTE
V BE =0,7 V 9−0,7 8,3 I 1= = =0,0083 A R1 1000 V=9V 0,7 0,7 I 2= = =0,07 A R 2 10 I B = I 1 −I 2 =0,0083−0,07= NEGATIVO ACABAMOS
R1=1000Ω
R2=10Ω
RC=100Ω
TRANSISTOR. ACTIVA SI ESA DIFERENCIA ENTRE I1 MENOS I2 DA UN RESULTADO POSITIVO HAY QUE SEGUIR CON EL EJERCICIO (NO ESTAMOS EN ZONA DE CORTE). A ESA INTENSIDAD LE LLAMAREMOS IB.
IB=I1-I2 SEGUIMOS SUPONIENDO QUE EL TRANSISTOR ESTÁ EN LA ZONA ACTIVA, EN ESTA ZONA PARA CALCULAR LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR EL COLECTOR SÓLO HAY QUE MULTIPLICAR POR 100 (O LA GANANCIA DEL TRANSISTOR) IB. ESTA NUEVA INTENSIDAD SE LLAMA IC Y AÚN NO SABEMOS SI ES CORRECTA
IC=β·IB
TRANSISTOR. ACTIVA Calculamos la caída de tensión en la bombilla. Multiplicamos la intensidad que circula por la bombilla por la resistencia de la bombilla.
VBOMBILLA=IC*RC Si este valor, VBOMBILLA es más pequeño que VPILA el ejercicio está acabado y el transistor está definitivamente en zona activa.
TRANSISTOR. ACTIVA V BE =0,7V 9−0,7 8,3 I 1= = =0,0083 A R1 1000 0,7 0,7 I 2= = =0,007 A R 2 100 I B = I 1 −I 2 =0,0083−0,007=0,0013 A NINGÚN PROBLEMA SUPONEMOS I C = ∙ I B I C =40 ∙ 0,0013=0,052 A CALCULAMOS V BOMBILLA V BOMBILLA= I C ∙ RC =0,052 ∙100=5,2 V FIN DEL EJERCICIO
R1=1000Ω V=9V
R2=100Ω
RC=100Ω
TRANSISTOR. SATURACIÓN Calculamos la caída de tensión en la bombilla. Multiplicamos la intensidad que circula por la bombilla por la resistencia de la bombilla.
VBOMBILLA=IC*RC Si este valor, VBOMBILLA es más pequeño que VPILA el ejercicio está acabado y el transistor está definitivamente en zona activa. Si este valor, VBOMBILLA es más grande que VPILA no es físicamente posible y durante nuestros cálculos cometimos un error. Todo está mal desde que supusimos que Ic e IB eran proporcionales. No lo son porque estamos en zona de saturación. VCE=0,2V
V PILA−0,2 I C= RC
TRANSISTOR. SATURACIÓN V BE =0,7 V 9−0,7 8,3 I 1= = =0,0083 A R1 1000 0,7 0,7 I 2= = =0,0007 A R2 1000 I B = I 1 −I 2 =0,0083−0,0007=0,0076 A NINGÚN PROBLEMA SUPONEMOS I C =∙ I B V=9V I C =40 ∙ 0,0076=0,304 A CALCULAMOS V BOMBILLA V BOMBILLA= I C ∙ R C =0,304∙ 100=30,4 V NO PUEDE SER.FALLA LA SUPOSICIÓN DE ZONA ACTIVA ESTÁ MAL LA SUPOSICIÓN DE PROPORCIONALIDAD V CE =0,2 V V BOMBILLA 9−0,2 I C= = =0,088 A RC 100
R1=1000Ω
R2=1000Ω
RC=100Ω