Transistor bipolar

Transistor bipolar PNP: Regiones de operación VCB Transistor PNP: + Activa inversa VCB Saturación Colector P Base N VEB P Emisor Corte Activa VEB + Símbolo Regiones de operación

Transistor bipolar NPN: Regiones de operación VBC Transistor NPN: Activa inversa VBC Saturación Colector N + Base P VBE + N Emisor Corte Activa VBE Símbolo Regiones de operación

Transistor bipolar PNP: Configuraciones en la Región Activa Emisor común Base común Colector Común E C P+ P N B N B VCE VEC P+ N P P P + VCB C VEB E VEB VCB IC IC IB IE IB VCE IE VEC VCB VEB IB VCB VEB IC IE

Transistor bipolar PNP: Relaciones básicas de corriente y Voltaje Voltajes: VEB + VCB + VCE = 0 Corrientes: IE = IB + IC P+ N P VEB VCB IC IE VCB VEB IB

Transistor bipolar PNP: Región activa Colector Emisor N P+ P VEB Unión polarizada en directa Unión polarizada en inversa Ejercicio: Dibujar los diagramas de energía para los transistores PNP y NPN

Transistor bipolar PNP: Región activa Polarización directa Polarización inversa N Colector Emisor IC IE IEP ICP P+ IEn P ICn Irec (corriente de recombinación) IB Convención: Corriente de electrones. Movimiento de electrones. Corriente de huecos (movimiento de huecos). Componentes de las corrientes: IE = IEn + IEp IB = IEn + IREC - ICn IC = ICn + ICp

El transistor como amplificador lineal (región activa) Colector P Emisor P+ N Análisis simplificado WB Se asume que el ancho de la base WB << Lp (longitud de difusión de los huecos). Lo cual implica: IREC  0, luego ICp ≈ IEp Debido a la polarización inversa de la unión base-colector entonces: ICn ≈ 0 ( es muy pequeña), luego IC ≈ IEp Lo anterior significa que la corriente de base sería: IB ≈ IEn

El transistor como amplificador lineal Comportamiento de los portadores minoritarios (análisis simplificado) unión emisor-base: Colector P Emisor P+ N WB Lineal WB << Lp x´´ x´ Exponencial:

El transistor como amplificador lineal Comportamiento de los portadores minoritarios (análisis simplificado) unión emisor-base: Como: IB ≈ IEn, la corriente sería: Como: IC ≈ ICp ≈ IEp , la corriente sería: Relación lineal Amplificador lineal de corriente Luego:

El transistor PNP Parámetros del transistor bipolar: Las corrientes las podemos expresar de la siguiente forma: Corriente de colector-base con el emisor abierto

El transistor PNP Parámetros del transistor bipolar: Eficiencia de inyección del emisor ( ): Factor de transporte de la base ( ): Ganancia de corriente en base común (DC) ():

El transistor bipolar Parámetros del transistor bipolar: De acuerdo con la ecuaciones anteriores: También: Luego: Ganancia de corriente En emisor común (DC)

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: Hipótesis: La intensidad de campo eléctrico en las regiones de cuerpo (fuera de las regiones de vaciamiento) es muy pequeño. No se considera recombinación, ni generación en la zonas de vaciamiento. Los anchos del colector y del emisor son más grandes que la longitudes de difusión de los portadores minoritarios. El área transversal del colector es más grande que el área del emisor. Cada región neutral se asume uniformemente dopada. Las uniones emisor-base y colector-base son abruptas. . Se considera la condición de bajo nivel del inyección ( en polarización en directa).

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: Corriente de emisor: huecos Lp, Dp Colector P Emisor P+ N WB Electrones LnC, DnC Electrones LnE, DnE noC noE p0 x´=0 x=0 x´´=0

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: Corriente de emisor: huecos Lp, Dp P Emisor P+ N WB Ecuación de continuidad en la base: p´= p-p0 Con  = 0 

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: Corriente de emisor (en la región de la base): Entonces: Siendo: La solución de la ecuación tiene la forma: Condiciones de Frontera:

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: La solución de la ecuación daría: Con 0  x  WB La corriente de difusión:

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: La ecuación de continuidad en la región del emisor sería: Siendo: Condiciones de Frontera: La solución de la ecuación tiene la forma:

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: La corriente IEn sería: La corriente de emisor sería:

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: Una componente de la corriente de colector sería: Como ya tenemos un modelo para P en la base:

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: La ecuación de continuidad en la región del colector sería: Siendo: Condiciones de Frontera: La solución de la ecuación tiene la forma:

Modelo del transistor bipolar Ecuaciones de corriente del transistor bipolar: La corriente ICn sería: La corriente de colector: La corriente de base: IB = IE - IC