1 INTRODUCCIÓN Son dispositivos de estado sólido (semiconductores) Tienen tres terminales: Emisor, base y colector Están compuestos por dos uniones PN yuxtapuestas que se interrelacionan entre sí. Son la base de muchos circuitos de conmutación y de procesado de señal. Los amplificadores operacionales y otros C.I. pueden contener varias decenas de transistores, cada uno de ellos con misiones diferentes: Implementar fuentes de corriente constante Generar tensiones de referencia Amplificar señales en modo diferencial y reducir la ganancia en modo común Implementar etapas de salida, etc….
2 INTRODUCCIÓN (continuación) En Electrónica de Potencia pueden funcionar como interruptores de potencia, conmutando corrientes elevadas a elevadas frecuencias y tensiones. En Electrónica digital forman parte de muchos dispositivos lógicos integrados. Se denominan bipolares porque su funcionamiento depende del flujo de dos tipos de portadores de carga: electrones y “huecos”. También se suelen denominar B.J.T. De las siglas en inglés “Bipolar Juntion Transistor”
3 Tipos y modelos del transistor bipolar Existen dos tipos de transistores bipolares según su estructura: Transistores bipolares NPN Transistores bipolares PNP
4 Tipos y modelos del transistor bipolar (cont) NPN PNP
5 Tipos y modelos del transistor bipolar (cont) NPN PNP Los sentidos de las flechas del terminal de emisor, y de las corrientes, indican el sentido real de las mismas cuando el transistor está polarizado en la R.A.N o en saturación.
6 Modelo de Ebers-Moll para el transistor bipolar NPN El modelo muestra al transistor NPN como dos diodos conectados por los ánodos, con dos fuentes de corriente dependientes en paralelo con cada uno de los diodos, que modelizan el efecto de las inter-acciones que tienen lugar debido a la configuración monocristal. Existen dos uniones: La unión base-emisor, cuya corriente la denominamos: iDE La unión base-colector, cuya corriente la denominamos: iDC
7 Modelo de Ebers-Moll para el transistor bipolar NPN (Cont) La fuente de corriente dependiente aF iDE representa el efecto de la corriente a través de la unión base-emisor sobre la corriente de colector (efecto “Transistor”). La fuente de corriente dependiente aR iDC representa el efecto de la corriente a través de la unión base-colector base sobre la corriente de emisor (efecto dual al anterior). El circuito no es simétrico, ya que aF tiene unos valores comprendidos entre 0,99 y 0,997 para transistores utilizados en aplicaciones analógicas y digitales., mientras que aR es considerablemente menor que 1. Su valor está comprendido entre 0,05 y 0,5. En Electrónica Física, se puede demostrar la siguiente relación, denominada “LEY DE RECIPROCIDAD”: aF IES= aR ICS=IS Donde: IES= Corriente inversa de saturación de la unión base-emisor Y ICS= Corriente inversa de saturación de la unión base-colector. De donde se deduce que
8 Modelo de Ebers-Moll para el transistor bipolar NPN (Cont) Del modelo de Ebers-Moll y de la Ley de Reciprocidad, se pueden deducir fácilmente las dos ecuaciones no lineales siguientes :
Es decir:
9 Modelo de Ebers-Moll para el transistor bipolar NPN (Cont) Del modelo de Ebers-Moll y de la Ley de Reciprocidad, se pueden deducir fácilmente las dos ecuaciones no lineales siguientes :
Es decir:
10 Modelo de Ebers-Moll para el transistor bipolar NPN (Cont) Estas dos ecuaciones definen a un primer nivel ,sin efectos secundarios, el modelo del transistor bipolar NPN, y corresponde a un sistema de dos ecuaciones con cuatro incógnitas. La otras dos ecuaciones vendrán impuesta por el circuito exterior, y corresponderán a las ecuaciones de polarización.
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