Mtro. Romeo Altúzar Meza

Transistor y Elementos PNPN

Mtro. Romeo Altúzar Meza

IESSIC

ALTUZARI ngen ie r ía

Transistor

Transistor y Elementos PNPN Ing. en Sistemas Computacionales IESSIC

ALTUZARI n g e n i e r í a

La palabra Transistor viene de Transfer Resistor o resistencia de transferencia, es un elemento que se comporta como una resistencia variable que depende de una señal eléctrica de control, entonces al cambiar el valor de la señal de control cambia la cantidad de corriente que pasa por el transistor.

Funciones del Transistor



Un transistor es un componente que tiene, básicamente, dos funciones:

- Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una PEQUEÑA señal de mando.

- Funciona como un elemento AMPLIFICADOR de señales

Tipos de Transistores



Hay dos clases principales de transistores:

Bipolares (BJT)(Bipolar Junction Transistor).

Efecto de campo (FET)(Field

Effect Transistor)

En los transistores BJT la señal de control es una corriente y en los FET es un voltaje.

Transistor Bipolar Junction Transistor BJT


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Transistor BJT



Consta de tres cristales semiconductores (usualmente de silicio) unidos entre sí.

Según como se coloquen los cristales hay dos tipos básicos de transistores bipolares.

Transistor NPN: en este caso un cristal P está situado entre dos cristales N. Son los más comunes.

Transistor PNP: en este caso un cristal N está situado entre dos cristales P

Transistor BJT



En cada uno de estos cristales se realiza un contacto metálico, lo que da origen a tres terminales:

Emisor (E): Se encarga de proporcionar portadores de carga.

Colector (C): Se encarga de recoger portadores de carga.

Base (B): Controla el paso de corriente a través del transistor. Es el cristal de en medio.

Parámetros Transistor BJT



Los Parámetros del transistor BJT son las siguientes:

• IE = Corriente del Emisor

• IC = Corriente del Colector

• IB = Corriente de la Base

Transistor BJT



Un transistor BJT puede eventualmente trabajar en tres regiones, las cuales son:

• Región activa,

• Región de saturación

• Región de ruptura

Región Activa



Cuando un transistor BJT trabaja en región activa, quiere decir que está trabajando como amplificador de una señal (Corriente o voltaje), esta región de funcionamiento se caracteriza porque la corriente de base es muy pequeña en comparación a la de colector y emisor (que son parecidas), y porque el voltaje colector base no puede exceder los 0.4 o -0.4V (dependiendo si es PNP o NPN)

Zona ACTIVA: UE en Directa y UC en Inversa. AMPLIFICADORES

Región de Saturación



El diodo colector está polarizado directamente y es transistor se comporta como una pequeña resistencia. En esta zona un aumento adicionar de la corriente de base no provoca un aumento de la corriente de colector, ésta depende exclusivamente de la tensión entre emisor y colector. El transistor se asemeja en su circuito emisor-colector a un interruptor cerrado.

Zona de SATURACIÓN: UE en Directa y UC en Directa. CONMUTACIÓN

Región de Corte



El hecho de hacer nula la corriente de base, es equivalente a mantener el circuito base emisor abierto, en estas circunstancias la corriente de colector es prácticamente nula y por ello se puede considerar el transistor en su circuito C-E como un interruptor abierto.

Los transistores se usan en su zona activa cuando se emplean como amplificadores de señales. Las zonas de corte y saturación son útiles en circuitos digitales.

Zona de CORTE: UE en Inversa y UC en Inversa. CONMUTACIÓN

Corriente de un transistor



En el transistor también tomamos criterios, todas la corrientes entrantes, es como un nudo.

EJEMPLO: IE = 100 mA, se recombinan el 1 % y no se recombinan el 99 %. Por lo tanto: IB = 1 mA y IC = 99 mA. Los signos como siempre, si va a favor del electrón es negativo y si va en contra positivo.

Hoja de características



Tipos de Encapsulados



Transistor Bipolar Junction Transistor BJT


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Transistor FETEl JFET es un dispositivo unipolar, ya que en su funcionamiento sólo intervienen los portadores mayoritarios.

Existen 2 tipos de JFET:

de “canal N” de “canal P”

Al comparar el JFET con el TBJ se aprecia que el drenaje (D) es análogo al colector, en tanto que el surtidor (S) es análogo al emisor. Un tercer contacto, la compuerta (G), es análogo a la base.

Estructura del Transistor FET

La estructura física de un JFET (transistor de efecto campo de unión) consiste en un canal de semiconductor tipo n o p dependiendo del tipo de JFET, con contactos óhmicos (no rectificadores) en cada extremo, llamados FUENTE y DRENADOR. A los lados del canal existen dos regiones de material semiconductor de diferente tipo al canal, conectados entre sí, formando el terminal de PUERTA.

En el caso del JFET de canal N, la unión puerta – canal, se encuentra polarizada en inversa, por lo que prácticamente no entra ninguna corriente a través del terminal de la puerta.

Estructura del Transistor FET

El JFET de canal p, tiene una estructura inversa a la de canal n; siendo por tanto necesaria su polarización de puerta también inversa respecto al de canal n.

Los JFET se utilizan preferiblemente a los MOSFET en circuitos discretos.

En el símbolo del dispositivo, la flecha indica el sentido de polarización directa de la unión pn.

Prueba de elementos electrónicos


Capacitores ElectroliticosLos capacitores electrolíticos pueden medirse directamente con el multímetro utilizado como ohmetro. Cuando se conecta un capacitor entre los terminales del multímetro, este hará que el componente se cargue con una constante de tiempo que depende de su capacidad y de la resistencia del multímetro. Por lo tanto la aguja deflexionará por completo y luego descenderá hasta cero indicando que el capacitor está cargado totalmente, ver figura.

Capacitores ElectroliticosEl tiempo que tarda la aguja en descender hasta 0 dependerá del rango en que se encuentra el multímetro y de la capacidad del capacitor. En la prueba es conveniente respetar la tabla I.

Valor del capacitor RangoHasta 5uf R×1kHasta 22uf R×100Hasta 220uf R×10

Mas de 220uf R×1

Si la aguja no se mueve indica que el capacitor está abierto, si va hasta cero sin retornar indica que está en cortocircuito y si retorna pero no a fondo de escala entonces el condensador tendrá fugas.

DiodosLos diodos son componentes que conducen la corriente en un solo sentido, teniendo en cuenta esto se pueden probar con un multímetro en la posición ohmetro. El funcionamiento de tal aparato de medida se basa en la medición de la corriente que circula por el elemento bajo prueba. Es muy importante conocer la polaridad de la batería interna del los multímetros analógicos en los cuales la punta negra del multímetro corresponde al terminal positivo de la batería interna y la punta roja corresponde al terminal negativo de la batería.Se empleará un multímetro y las medidas se efectuarán colocando el instrumento en las escalas de resistencia y preferiblemente en las escalas ohm x 1, ohm x 10 ó también ohm x 100. Así cuando se intenta medir la resistencia de un diodo, se encontrarán dos valores totalmente distintos, según el sentido de las puntas. Si la punta roja (negativo) se conecta a la zona N (cátodo del diodo) y la punta negra a la P (ánodo), la unión se polariza en directo y se hace conductora. El valor concreto indicado por el instrumento no tiene significado alguno, salvo el de mostrar que por la unión circula corriente.

Diodos

Por el contrario, cuando la punta roja se conecta a la zona P (ánodo), y la negra a la zona N (cátodo), se esta aplicando una tensión inversa. La unión no conducirá, y esto será interpretado por el instrumento como una resistencia muy elevada.

Diodos

TransistoresSe empleará un multímetro analógico y las medidas se efectuarán colocando el instrumento en las escalas de resistencia y preferiblemente en las escalas ohm x 1, ohm x 10 ó también ohm x 100. Antes de aplicar las puntas al transistor es conveniente cerciorarse del tipo de éste, ya que si es NPN se procederá de forma contraria que si se trata de un PNP. Para el primer caso (NPN) se situará la punta negra (negativo) del multímetro sobre el terminal de la base y se aplicará la punta roja sobre las patitas correspondientes al emisor y colector. Con esto se habrá aplicado entre la base y el emisor o colector, una polarización directa, lo que traerá como consecuencia la entrada en conducción de ambas uniones, moviéndose la aguja del multímetro hasta indicar un cierto valor de resistencia, generalmente baja (algunos ohm) y que depende de muchos factores.

Transistores

TransistoresA continuación se invertirá la posición de las puntas del instrumento, colocando la punta roja (positivo) sobre la base y la punta negra sobre el emisor y después sobre el colector. De esta manera el transistor recibirá una tensión inversa sobre sus uniones con lo que circulará por él una corriente muy débil, traduciéndose en un pequeño o incluso nulo movimiento de la aguja. Si se tratara de un transistor PNP el método a seguir es justamente el opuesto al descripto, ya que las polaridades directas e inversas de las uniones son las contrarias a las del tipo NPN.

TransistoresLas comprobaciones anteriores se completan con una medida, situando el multímetro entre los terminales de emisor y colector en las dos posibles combinaciones que puede existir; la indicación del instrumento será muy similar a la que se obtuvo en el caso de aplicar polarización inversa (alta resistencia), debido a que al dejar la base sin conexión el transistor estará bloqueado. Esta comprobación no debe olvidarse, ya que se puede detectar un cortocircuito entre emisor y colector y en muchas ocasiones no se descubre con las medidas anteriores.

Como identificar y medir algunos componentes


TransistoresComo se ve en la imagen superior FIG. 1 , el Tester Digital está seleccionado para realizar mediciones de semiconductores ( símbolo del diodo ). Al colocar las Puntas de Prueba, POSITIVO en uno de los pines del TRANSISTOR y NEGATIVO en el otro extremo.....éste nos da un valor que es de . 5 4 6 , a continuación veremos la siguiente imagen :

FIG. 1

Transistores

Vemos que al mantener la Punta de Prueba Positiva en el mismo pin y colocamos la Punta de Prueba Negativa en el pin central FIG. 2, el instrumento nos da un valor distinto y menor que la medición anterior que es de . 4 7 4.

FIG. 2

TransistoresSi nosotros invertimos las Puntas de Prueba y realizamos las mismas acciones anteriores, como se ve en las figuras siguientes :

FIG. 3

TransistoresVemos que al colocar las Puntas de Prueba, NEGATIVO en uno de los pines del TRANSISTOR y POSITIVO en el otro extremo el instrumento nos da un valor infinito FIG. 3, a continuación veremos la siguiente imágen :

TransistoresVemos que al mantener la Punta de Prueba Negativa en el mismo pin y colocamos la Punta de Prueba Positiva en el pin central, el instrumento nos sigue dando un valor infinito FIG. 4.

Los resultados de éstas pruebas nos están demostrando algo que es primordial, especialmente en la medición de un TRANSISTOR de Silicio Bipolar y es la identificación individual de cada uno de los pines. La imagen que muestra la FIG. 1 y FIG. 2 tienen en común la Punta de Prueba POSITIVA, y recordando que las junturas de un TRANSISTOR tienen en común la BASE, ya tenemos identificado el primer pin.

TransistoresLa FIG. 1 y FIG. 2 muestran que el instrumento da DOS valores diferentes al usar la Punta de Prueba NEGATIVA . En la FIG. 1 el valor es superior al de la FIG. 2 y por norma natural de las junturas la BASE EMISOR es mayor FIG. 1 que la BASE COLECTOR FIG. 2, es decir que el TRANSISTOR es del tipo ( N-P-N ), la P es la base ROJO POSITIVO común y está polarizado directamente por el tester digital y para ambas junturas, una juntura N-P es la EMISOR-BASE y la otra juntura P-N es la BASE-COLECTOR.

La FIG. 3 y la FIG. 4 nos muestran que al medir con polarización inversa las junturas del TRANSISTOR, éste se comporta como un aislante.

Diodos

La FIG. 5 muestra las Puntas de Prueba midiendo la polarización directa de un Diodo de Silicio, en donde vemos que la Punta de Prueba POSITIVA está en el Ánodo y la Punta de Prueba NEGATIVA en el Cátodo, la juntura tiene un valor similar a la juntura de un TRANSISTOR.

FIG. 5

Diodo

La FIG. 6 muestra las Puntas de Prueba midiendo la polarización inversa de un Diodo de Silicio, en donde vemos que la Punta de Prueba POSITIVA está en el Cátodo y la Punta de Prueba NEGATIVA en el Ánodo, la juntura tiene un valor infinito.

FIG. 6

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