TRANSISTORES BIPOLARES

Transistor Bipolar El transistor de unión bipolar (o BJT, por sus siglas del inglés bipolar junction transistor) se fabrica sobre un monocristal de material semiconductor como el germanio, el silicio o el arseniuro de galio, cuyas cualidades son intermedias entre las de un conductor eléctrico y las de un aislante. Sobre el sustrato de cristal se contaminan en forma muy controlada tres zonas sucesivas, N-P-N o P-N-P, dando lugar a dos uniones PN. Las zonas N (en las que abundan portadores de carga Negativa) se obtienen contaminando el sustrato con átomos de elementosdonantes de electrones, como el arsénico o el fósforo; mientras que las zonas P (donde se generan portadores de carga Positiva o «huecos») Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones: Emisor Base Colector Que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga. La intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector. De extensión mucho mayor

Transistor de unión Bipolar (NPN) Transistor NPN Estructura de un transistor NPN NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del transistor. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los "huecos" en los semiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades de operación. Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base") entre dos capas de material dopado N. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector. La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencionalcircula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo.

Transistor de unión Bipolar (PNP) Transistor PNP Estructura de un transistor PNP El otro tipo de transistor de unión bipolar es el PNP con las letras "P" y "N" refiriéndose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor. Pocos transistores usados hoy en día son PNP, debido a que el NPN brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias. Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector. La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo.

Funcionamiento

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 . Este tipo de polarización será el usado cuando el transistor trabaje en región activa, como se verá en los siguientes apartados. La unión emisor-base queda polarizada como una unión en directa, y la unión colector-base como una unión en inversa. En la siguiente figura se muestran las principales corrientes (de electrones y huecos) que aparecen en el transistor tras aplicar la polarización indicada en la figura 10. Se puede observar lo siguiente.

Corrientes y Tensiones

Corrientes y Tensiones 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 lo anterior podemos obtener algunas ecuaciones básicas como son las siguientes: IE + IB + IC = 0 (I ) Esta ecuación viene impuesta por la propia estructura del circuito, es decir, el transistor es un nodo con tres entradas o salidas, por tanto la suma de las corrientes que entran o salen al mismo ha de ser cero. Cada una de las corrientes del transistor se puede poner en función de sus componentes de la siguiente forma:

Relaciones más importantes. Parámetros α y β Operando podemos relacionar ambos parámetros de la siguiente forma: 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). En la ecuación I tenemos una primera relación. Otras relaciones se pueden obtener definiendo una serie de parámetros dependientes de la estructura del propio transistor. Definimos los parámetros a y b (de continua) como la relación existente entre la corriente de colector y la de emisor, o la de emisor y la de base, es decir: En general el parámetro a será muy próximo a la unidad (la corriente de emisor será similar a la de colector) y el parámetro b tendrá un valor elevado (normalmente > 100). A partir de las ecuaciones anteriores se puede obtener una más que es útil cuando se trabaja con pequeñas corrientes de polarización, en las que el efecto de la corriente inversa que circula entre colector y base puede no ser despreciable:

Regiones operativas del transistor

Regiones operativas del transistor

El transistor bipolar como amplificador