TRANSISTORES
Héctor Chire Ramírez
Características. Símbolo
• Elemento triterminal: Terminal de control• Magnitud control: tensión o corriente• Funcionamiento específico: dos uniones PN• Funcionamiento en régimen permanente:
componentes de los circuitos digitales
A
B
+
–
terminal decontrol
+
–
i
v
iT.C. vAB
T.C.
v
i
VQ
IQ1
IQ2
IQ3
TRANSISTOR JFET N-CH 30V TO-92 - 2N5638RLRAG
Especificaciones Técnicas
TRANSISTOR 350V DE 5KA 5X7.6M M
Especificaciones Técnicas
TRANSISTOR BLF278 MOSFET
Especificaciones Técnicas
TRANSISTOR NPN 40V 500MA 16-SOIC
Especificaciones Técnicas
TRANSISTOR ARRAYS PNP/N-CH 40V SOT363
Especificaciones Técnicas
Transistores bipolares: BJT• Corriente: movimiento de electrones y huecos.• Magnitud de control: corriente• Dos tipos: NPN y PNP
Transistores unipolares o de efecto de campo: FET• Campo eléctrico influye en el comportamiento• Corriente: movimiento sólo de electrones o huecos, según el tipo
de transistor• Magnitud de control: diferencia de potencial• JFET• FETMOS: de canal N (electrones); de canal P (huecos)
CLASIFICACION DE LOS TRANSISTORES
Transistores uniunión: UJT• Muy especiales. No los veremos
• Magnitud de control: corriente• Terminal central: corriente de control. Terminal base: B• Terminal izquierda: emisor, E• Terminal derecha: colector, C
TRANSISTORES BIPOLARES
A
B
+
–
vAB
i
iT.C.
),( ..CTAB ivfi =
P PN N NP
• Sentido flecha: de P hacia N
Tipos de transistores bipolares
B
C
E
transistor bipolar NPN
colector
emisorbase
transistor bipolar PNP
C colector
E emisor
B base
• Seis magnitudes a relacionar
• Corriente en cada terminal: IC, IB , IE
• Diferencias potencial entre terminales: VBE, VBC , VCE
• Dos ecuaciones de comportamiento• Convenio para el sentido de las corrientes y signo de las tensiones
Magnitudes en los transistores bipolares
E
B
C
+
+
+
PNP
IB
IC
IE
––
–V
EB
VEC
VCB
B
C
E
+
+
+
NPN
––
–
VBE
VCE
VBC
IB
IC
IE
Ecuaciones de comportamiento de los t. bipolares
++
+
+–
+–
–
–
–VBB
VCC
RC
RB
IB
IC
IE
IB
IC I
C
IC
VBE
VCE
VBC
Ecuaciones de comportamiento de los t. bipolares
IC = f (VCE , IB) IB = g(VBE , VCE )
IE = IB + IC VBC = VBE − VCE
VBB = RBIB + VBE VCC = RC IC + VCE
• Ecuaciones comportamiento: análisis experimental
• Simplificando: punto operación del transistor Q(IB, IC, VBE, VCE)
Curvas características: dos
IB = g(VBE , VCE )
• VCE poca influencia. Se simplifica.
IB
VBE
IB
VBE
IB = g(VBE)
Zonas de funcionamiento del transistor bipolar
• Un transistor tiene dos uniones PN, 4 posibles polarizaciones:
unión BE IP IP DP DP
unión BC IP DP IP DP
• Distinguir entre E y C?• Polarización relativa determina quién funciona como E y quién como C• E y C no son exactamente iguales a nivel físico
• Funcionamiento directo o normal (NPN): VBE> VBC
• Funcionamiento inverso (NPN): VBE< VBC
• Habitualmente: funcionamiento directo• Posible con tres de las cuatro opciones• Tres zonas de funcionamiento
– Corte– Región Activa Normal (R.A.N.)– Saturación
1. Corte
• BE y BC en I.P.
• Por tanto VBE ≤ 0,7 V y VBC ≤ 0,7 V (se suele comprobar sólo VBE ≤ 0,7 V)
• En I.P. no circula corriente, por tanto: IC = 0 A IB = 0 A (por tanto IE = 0 A)
• Ya tenemos las dos ecuaciones que nos faltaban
• Resumiendo:
condición ecuación
VBE ≤ 0,7 V ⇒ IC = 0 , IB = 0
2. Región Activa Normal (R.A.N.)
• BE en D.P., BC en I.P
• Sólo una unión en D.P. pero corriente en ambas. Aún así IB << IC
• BE en D.P., por tanto, VBE = 0,7 V (una ecuación más)
• Otra ecuación: analizando las curvas características del transistor
• Conclusión análisis: IC/IB = ß ( nueva ecuación, ß “ganancia de corriente”)
• Varía según el tipo de transistor. Consideraremos 100
• Verificación de esta zona implica comprobar unión BC en I.P: comprobar VBC
≤ 0,5 V (no 0,7 como en una unión aislada). Equivalente: VCE ≥ 0,2 V
condición ecuación
VCE ≥ 0,2 V ⇒ VBE = 0,7 V ,IC
IB
= β
3. Saturación
• BE y BC en D.P.
• Corriente en las dos uniones, IB mayor que antes
• Ambas uniones en D.P.: VBE = 0,7 V y VCE = 0,2 V
• No relación constante anterior
• Verificación de esta zona implica comprobar IC/IB ≤ ß
condición ecuación
⇒ VBE = 0,7 V
VCE = 0,2 V
IC
IB
≤ β
TRANSISTORES UNIPOLARES O DE EFECTO DE CAMPO
• Campo eléctrico influye en el comportamiento• Corriente: movimiento sólo de electrones o huecos, según tipo• Magnitud de control: diferencia de potencial• JFET• FETMOS: de canal N (electrones); de canal P (huecos)
A
B
+
–+
–
T.C. vAB
i
vT.C.
i = f (vAB, vT.C. )
JFET, transistores de efecto de campo de unión
transistor JFET de canal N
G
D
S
drenador
fuentepuerta
G
D
S
drenador
fuentepuerta
transistor JFET de canal P
transistor JFET de canal N transistor JFET de canal P
• Otros símbolos
• Tres magnitudes para analizar comportamiento: ID, VDS y VGS (t. control)
• Funcionamiento adecuado: dos uniones PN en I.P
• Canal N: VGS < 0. Canal P: VGS > 0
• Portadores de carga de fuente hacia drenador, generan ID
• Corriente IG =0. Por tanto: IS= ID
Magnitudes de los JFET
+
+
canal N
G
D
S(< 0)
– –
ID
VDS
VGS
IG
= 0 ++
canal P
G
D
S(> 0)
–
–IG
= 0V
GS
VSD
ID
Curvas de transferencia en los JFET
• Punto de operación: Q( IDQ, VDSQ, VGSQ)
• Corriente ID depende de las dos tensiones: ID = f(VGS,VDS)
• Circuito para analizar el funcionamiento
+
+
+
+
(variable)
(variable)S
D
G
––VGS
VDS
IDRD
––
VGG
VDD
IG = 0
Tres zonas de funcionamiento:
condición ecuación
CORTE: VGSQ≤ VGSoff ID = 0
ZONA OHMICA: VGSoff ≤ VGSQ ≤ 0 ID = VDSS / RDS
VDSQ≤ VDSsat RDS = VDSS / IDSS
SATURACIÓN: VGSoff ≤ VGSQ ≤ 0 ID = K IDSS
VDSQ ≥ VDSsat
VDSS tensión para estrangular el canal : |VGSoff|
VDSsat frontera entre zona óhmica y saturación (no constante)
K = 1 −VGSQ
VGSoff
2
VDSsat = 1 −VGSQ
VGSoff
2
VGSoff
MOS, transistores metal-óxido-semiconductor
NMOS de enriquecimiento
G
D
S
drenador
fuente
puerta
Bsustrato
PMOS de enriquecimiento
G
D
S
B
drenador
fuente
puertasustrato
NMOS de empobrecimiento
G
D
S
B
drenador
fuente
puertasustrato G
D
S
B
PMOS de empobrecimiento
drenador
fuente
puertasustrato
• Otros símbolos
transistores de enriquecimiento NMOS PMOS NMOS PMOS
transistores de empobrecimiento
• Enriquecimiento: D y S físicamente separadas• Empobrecimiento: entre D y S siempre hay canal• B, sustrato (bulk). No es un terminal, sino la base física sobre la que se
ha construido el MOS. Normalmente se conecta a S