Operación de Circuitos

Electrónicos Analógicos

Resultado de Aprendizaje

1.2. Opera amplificadores basados en transistores utilizados en sistemas

electrónicos

CONALEP SAN MARTÍNCARRERA: EKINRebeca Islas B.

Transistor Bipolar

Fundamento teórico

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

polarización, directa (PD) o inversa (PI), de las dos

uniones.

Los casos posibles se adjuntan en la tabla siguiente:

Región Activa Normal (RAN) y Región 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 definición, sepueden deducir fácilmente losmodelos matemático y circuitalsimplificados para este estado. Eltransistor BJT en la región decorte 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 uniónbase-emisor en directa, que se comportacomo un diodo normal, es decir, la zona Pinyecta huecos en la zona N, y estaelectrones en aquella. Si el dopado de labase es muy inferior al del emisor, lainyección de huecos será muy inferior a la deelectrones, y se puede describir el procesoasí: el emisor inyecta electrones en la base.Estos se recombinan con los huecos queprovienen de la fuente de alimentación y secrea una corriente IB. En este caso el colectorno 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 baseprocedentes del emisor. Allí donde había un hueco pasa a haber, tras larecombinación, un ion negativo inmóvil. Si desaparecen los huecos de la basey se llena de iones negativos, se carga negativamente, y se repelen loselectrones procedentes del emisor. En este caso se impediría la circulación decorriente, es decir, es necesario que la corriente de base reponga huecos paraque haya corriente de colector.Por tanto, por cada electrón recombinado hay que introducir un hueco nuevoque neutralice la carga negativa. Si la reposición de huecos es lenta (corrienteIB pequeña), la capacidad de inyectar electrones será baja, debido a larepulsión eléctrica. Este fenómeno tiene la propiedad de seraproximadamente lineal, con lo que se puede establecer que:

ZONA DE CORTE.

En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación

(potencia, circuitos digitales, etc.), y lo podemos considerar como un

cortocircuito entre el colector y el emisor.

Un transistor funciona al corte cuando la unión 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