transistores BJT

transistores BJT

1. Descripcion

   • El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales -emisor, colector y base-, que, atendiendo a su fabricación, puede ser de dos tipos: NPN y PNP. En la figura 1 se encuentran los símbolos de circuito y nomenclatura de sus terminales.
     • TIPOS DE TRANSISTORES
       • NPN y PNP
         • MODO DE IDENTIFICAR LOS TIPOS DE TRANSISTORES
           • La forma de distinguir un transistor de tipo NPN de un PNP es observando la flecha del terminal de emisor. En un NPN esta flecha apunta base colector C B emisor E hacia fuera del transistor; en un PNP la flecha apunta hacia dentro
     • ESTRUCTURA FISICA DE UN TRANSISTOR
       • El transistor bipolar es un dispositivo formado por tres regiones semiconductoras, entre las cuales se forman unas uniones (uniones PN).
         • El dopaje de las regiones sea alterno, es decir, si el emisor es tipo P, entonces la base será tipo N y el Emisor (tipo N) Base (tipo P) Colector (tipo N) colector tipo P. Esta estructura da lugar a un transistor bipolar tipo PNP. Si el emisor es tipo N, entonces la base será P y el colector N, dando lugar a un transistor bipolar tipo NPN.
     • • Partes del diseño de un transistor y sus conceptos
       • • El emisor ha de ser una región muy dopada (de ahí la indicación p+). Cuanto más dopaje tenga el emisor, mayor cantidad de portadores podrá aportar a la corriente.
       • • La base ha de ser muy estrecha y poco dopada, para que tenga lugar poca recombinación en la misma, y prácticamente toda la corriente que proviene de emisor pase a colector,
       • • El colector ha de ser una zona menos dopada que el emisor. Las características de esta región tienen que ver con la recombinación de los portadores que provienen del emisor.
   • Simbología. Convenio de tensiones y corrientes

2. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR

   • El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales gracias al cual es posible controlar un gran potencia a partir de una pequeña. a través del terminal de base, se consiguen grandes variaciones a través de los terminales de colector y emisor. Si se coloca una resistencia se puede convertir esta variación de corriente en variaciones de tensión
     • Fundamentos físicos del efecto transistor
       • El transistor bipolar basa su funcionamiento en el control de la corriente que circula entre el emisor y el colector del mismo, mediante la corriente de base. En esencia un transistor se puede considerar como un diodo en directa (unión emisor-base) por el que circula una corriente elevada, y un diodo en inversa (unión base-colector).

3. Corrientes y tensiones

   • Para el análisis de las distintas corrientes que aparecen en un transistor vamos a considerar un transistor de tipo PNP, que polarizamos tal y como aparece en la figura
     •  Entre el emisor y la base aparece una corriente (IEp + IEn) debido a que la unión está en directa
     •  El efecto transistor provoca que la mayor parte de la corriente anterior NO circule por la base, sino que siga hacia el emisor (ICp)
     •  Entre el colector y la base circula una corriente mínima por estar polarizada en inversa (ICn más una parte ínfima de ICp)
     •  Por la base realmente circula una pequeña corriente del emisor, más otra de colector, más la corriente de recombinación de base (IEn+ICn+IBr)
     • A partir de esta explicacion podemos destacar las siguiente formula , que la suma de las corrientes que entran y salen a mismo son iguales a cero.
     • Relaciones más importantes. Parámetros  y 
       • En un transistor bipolar uno de los aspectos más interesantes para su análisis y uso es el conocer las relaciones existentes entre sus tres corrientes (IE, IB e IC). . Otras relaciones se pueden obtener definiendo una serie de parámetros dependientes de la estructura del propio transistor
         • Definimos que alfa y beta (de continua) como la relación existente entre la corriente de colector y la de emisor, o la de emisor y la de base.
           • En general el parámetro será muy próximo a la unidad1 (la corriente de emisor será similar a la de colector) y el parámetro tendrá un valor elevado (normalmente > 100).
             • la corriente inversa que circula entre colector y base puede no ser despreciable
               • En esta ecuación se ha denominado IC0 a la corriente inversa de saturación de la unión colector- base, la cual, en general se puede aproximar por ICn, y corresponde a la corriente que circularía por dicha unión polarizada en inversa si se deja al aire el terminal de emisor.

4. Funcionamiento cualitativo del transistor

   • En función de las tensiones que se apliquen a cada uno de los tres terminales del transistor bipolar podemos conseguir que éste entre en una región u otra de funcionamiento.
     • Regiones de funcionamiento
       • Corte
         • Cuando el transistor se encuentra en corte no circula corriente por sus terminales. Concretamente, y a efectos de cálculo, decimos que el transistor se encuentra en corte cuando se cumple la condición: IE = 0 ó IE < 0
       • Activa
         • La región activa es la normal de funcionamiento del transistor. Existen corrientes en todos sus terminales y se cumple que la unión base-emisor se encuentra polarizada en directa y la colector- base en inversa.
       • Saturación
         • En la región de saturación se verifica que tanto la unión base-emisor como la base-colector se encuentran en directa. Se dejan de cumplir las relaciones de activa,
           • Es de señalar especialmente que cuando el transistor se encuentra en saturación circula también corriente por sus tres terminales, pero ya no se cumple la relación: IC    IB
       • aspectos del funcionamiento del BJT
         • Efecto Early
         • Fenómenos de avalancha y perforación

5. CURVAS CARACTERÍSTICAS

   • la representación gráfica de las relaciones entre sus corrientes y tensiones esencial para el diseño.
   • Las curvas características son representaciones gráficas de 3 variables. En los ejes X e Y se colocan dos de las variables, y se dibuja una curva para cada uno de los valores de la tercera variable.
     • En función de qué tres variables se elijan para representar una curva característica, y si se consideran curvas de entrada o salida, se pueden definir los siguientes tipos de gráficas en los transistores bipolares:
       • emisor común
       • base comun
       • colector comun

6. POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR

   • Polarizar un transistor bipolar implica conseguir que las corrientes y tensiones continuas que aparecen en el mismo queden fijadas a unos valores previamente decididos. Es posible polarizar el transistor en zona activa, en saturación o en corte, cambiando las tensiones y componentes del circuito en el que se engloba.

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