Transistores

Operaciรณn de Circuitos Electrรณnicos Analรณgicos Resultado de Aprendizaje

1.2. Opera amplificadores basados en transistores utilizados en sistemas electrรณnicos CONALEP SAN MARTร N CARRERA: EKIN Rebeca Islas B.

Transistor Bipolar Fundamento te贸rico

Un transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que puede cumplir funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador dependiendo de su configuración.

Un transistor bipolar está formado por dos uniones pn en contraposición.

Físicamente, el transistor está constituido por tres regiones semiconductoras denominadas emisor, base y colector.

Existen 2 tipos de transistores bipolares, los denominados NPN y PNP.

La unión Base – Emisor de un transistor, se comporta prácticamente como un diodo semiconductor, lo que nos puede dar una pista sobre la manera de polarizarlo, pero para que quede más claro veamos lo siguiente: Polarización NPN: Es necesario una señal Positiva en su base y la señal “sale” por el emisor del transistor.

Polarización PNP: Es necesario una señal Negativa en su base y la señal “entra” por el emisor al transistor.

Un pequeño truco para recordar si un transistor es PNP o NPN es observar la flechita del emisor, y preguntarnos.. ¿Pincha el transistor? = PNP o ¿No Pincha el transistor? = NPN.

En este apartado se va a trabajar exclusivamente con el transistor NPN. No obstante, cabe señalar que los razonamientos necesarios para entender el transistor PNP son completamente análogos, por lo que se deja al lector la tarea de deducir los modelos característicos de su funcionamiento. En la Figura pueden verse las dos uniones PN del transistor: la unión Base-Emisor (BE), y la unión Base-Colector (BC). Cada una por separado constituye un diodo, pero la conjunción de ambas provoca un efecto nuevo, denominado efecto transistor. Obviamente, el estado global del transistor depende de la polarización, directa (PD) o inversa (PI), de las dos uniones.

El estado global del transistor depende de la polarizaci贸n, directa (PD) o inversa (PI), de las dos uniones.

Los casos posibles se adjuntan en la tabla siguiente:

Regi贸n Activa Normal (RAN) y Regi贸n Activa Inversa (RAI) son conceptualmente similares.

Como elemento básico para la discusión en este apartado se va a emplear el circuito de la Figura.

En este caso las dos uniones están polarizadas en inversa, por lo que existen zonas de deplección en torno a las uniones BE y BC. En estas zonas no hay portadores de carga móviles, por lo tanto, no puede establecerse ninguna corriente de mayoritarios.

Los portadores minoritarios sí pueden atravesar las uniones polarizadas en inversa, pero dan lugar a corrientes muy débiles. Por lo tanto, un transistor en corte equivale a efectos prácticos, a un circuito abierto.

A partir de esta definici贸n, se pueden deducir f谩cilmente los modelos matem谩tico y circuital simplificados para este estado. El transistor BJT en la regi贸n de corte se resume en la Figura

En la Figura a), como la tensión EC está aplicada al colector, la unión base-colector estará polarizada en inversa. A ambos lados de la unión se creará la zona de deplección, que impide la corriente de portadores mayoritarios. No existirá corriente de colector significativa, y el transistor se encontrará operando en la región de corte.

En la fig. b), la fuente EB polariza la unión base-emisor en directa, que se comporta como un diodo normal, es decir, la zona P inyecta huecos en la zona N, y esta electrones en aquella. Si el dopado de la base es muy inferior al del emisor, la inyección de huecos será muy inferior a la de electrones, y se puede describir el proceso así: el emisor inyecta electrones en la base.

Estos se recombinan con los huecos que provienen de la fuente de alimentación y se crea una corriente IB. En este caso el colector no entra en juego.

La operación en RAN se da cuando la unión BE se polariza en directa y la BC en inversa. Los tres puntos característicos de esta región de operación son: 1. Corriente de colector no nula: conducción a través de la unión BC pese a que está polarizada en inversa.

2. La corriente de base es muy inferior a la de colector.

3. La corriente de colector es proporcional a la corriente de base.

En el circuito de la Figura b) la unión BE se polariza en directa, mientras que si EC es mayor que EB, la unión BC estará en inversa, luego no debería circular corriente a través de esta última. Lo que sucede es que el emisor (tipo N) inyecta electrones en la base (tipo P), en la que los portadores mayoritarios son los huecos, y los minoritarios son los electrones. Como se explicó anteriormente, una unión PN en inversa bloquea el paso de mayoritarios, pero no de minoritarios (que constituyen la corriente de fuga en inversa). Por lo tanto, los electrones inyectados desde el emisor a la base, atraídos por el potencial positivo aplicado al colector, pueden atravesar la unión BC, y dar origen a la corriente de colector IC. Mediante el emisor, se inunda la base de electrones, aumenta drásticamente el número de portadores minoritarios del diodo base-colector, con lo que su corriente inversa aumenta también.

Así que la primera contradicción queda resuelta. El diodo BC no conduce realmente en inversa, sino que sus corrientes de fuga se equiparan con la corriente normal gracias al aporte de electrones que provienen del emisor.

La corriente de colector es proporcional a la corriente de base Centrando la atención en la recombinación de los electrones en la base procedentes del emisor. Allí donde había un hueco pasa a haber, tras la recombinación, un ion negativo inmóvil. Si desaparecen los huecos de la base y se llena de iones negativos, se carga negativamente, y se repelen los electrones procedentes del emisor. En este caso se impediría la circulación de corriente, es decir, es necesario que la corriente de base reponga huecos para que haya corriente de colector.

Por tanto, por cada electrón recombinado hay que introducir un hueco nuevo que neutralice la carga negativa. Si la reposición de huecos es lenta (corriente IB pequeña), la capacidad de inyectar electrones será baja, debido a la repulsión eléctrica. Este fenómeno tiene la propiedad de ser aproximadamente lineal, con lo que se puede establecer que:

ZONA DE CORTE. En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutaci贸n (potencia, circuitos digitales, etc.), y lo podemos considerar como un cortocircuito entre el colector y el emisor.

Un transistor funciona al corte cuando la uni贸n J1 se polariza inversamente (o no se polariza) y la J2 se polariza inversamente .

ZONA DE SATURACIÓN.

El transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc.), y podemos considerar las corrientes que lo atraviesan prácticamente nulas (y en especial Ic).

Para colocar un transistor en saturación, debemos polarizar ambas uniones directamente.

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https://www.youtube.com/watch?v=gZXjtuA9RBw

http://www.planetaelectronico.com/cursillo/tema2/tema2.6.html http://www.tutoelectro.com/tutoriales/electronica-basica/transistores-bjt/

http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/trans_bipolar.htm http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r39426.PDF https://www.youtube.com/watch?v=gZXjtuA9RBw