Componentes electrónicos: El transistor bipolar Introducción: tipos de transistores Principio de funcionamiento del transistor bipolar Transistor tipo PNP Transistor tipo NPN Características eléctricas de un transistor bipolar El fototransistor Conclusiones
Introducción: tipos de transistores BIPOLARES NPN
PNP EFECTO DE CAMPO UNIÓN METAL-OXIDO-SEMICONDUCTOR CANAL N (JFET-N)
CANAL P (JFET-P) CANAL N (MOSFET-N)
CANAL P (MOSFET-P) TRANSISTORES * FET : Field Effect Transistor
Principio de funcionamiento del transistor bipolar (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) +
(Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) +
P N N P (Gp:) Concentración de huecos
+ –
(Gp:) N
Principio de funcionamiento del transistor bipolar P (Gp:) N (Gp:) N
P Si la zona central es muy ancha el comportamiento es el dos diodos en serie: el funcionamiento de la primera unión no afecta al de la segunda
N Principio de funcionamiento del transistor bipolar (Gp:) P
(Gp:) P
N Principio de funcionamiento del transistor bipolar P P
N Principio de funcionamiento del transistor bipolar P P El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula entre los otros dos terminales (emisor y colector): EFECTO TRANSISTOR
Principio de funcionamiento del transistor bipolar (Gp:) N (Gp:) P (Gp:) P
El terminal de base actúa como terminal de control manejando una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector. El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del colector: emisor y colector no son intercambiables Emisor Base Colector Transistor PNP
P Principio de funcionamiento del transistor bipolar N N Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo que la corriente se debe mayoritariamente al movimiento de electrones. En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor, colector y base circula en sentido opuesto a la de un PNP. Transistor NPN
Principio de funcionamiento del transistor bipolar (Gp:) P (Gp:) N (Gp:) N
La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las características del transistor NPN sean mejores que las de un PNP de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean en mayor número de aplicaciones. Emisor Base Colector Transistor NPN Transistor NPN
Principio de funcionamiento del transistor bipolar Conclusiones: Un transistor bipolar está formado por dos uniones PN. Para que sea un transistor y no dos diodos deben de cumplirse dos condiciones. La zona de Base debe ser muy estrecha. El emisor debe de estar muy dopado. Normalmente, el colector está muy poco dopado y es mucho mayor. (Gp:) N+ (Gp:) P (Gp:) N- (Gp:) C (Gp:) E (Gp:) B
Descubiertos por Shockley, Brattain y Barden en 1947 (Laboratorios Bell)
Características eléctricas del transistor bipolar + – + – VCE IC VBE IB (Gp:) IE (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) VCB
En principio necesitamos conocer 3 tensiones y 3 corrientes:
IC, IB, IE
VCE, VBE, VCB
En la práctica basta con conocer solo 2 corrientes y 2 tensiones.
Normalmente se trabaja con IC, IB, VCE y VBE.
Por supuesto las otras dos pueden obtenerse fácilmente:
IE = IC + IB
VCB = VCE – VBE
(Gp:) IB = f(VBE, VCE) Característica de entrada
(Gp:) IC = f(VCE, IB) Característica de salida
Transistor NPN
Características eléctricas del transistor bipolar + – + – VCE IC VBE IB (Gp:) IB = f(VBE, VCE) Característica de entrada
Transistor NPN (Gp:) VBE (Gp:) IB
(Gp:) ? VCE
Entre base y emisor el transistor se comporta como un diodo. La característica de este diodo depende de VCE pero la variación es pequeña.
Características eléctricas del transistor bipolar + – + – VCE IC VBE IB IC = f(IB, VCE) Característica de salida Transistor NPN (Gp:) VCE (Gp:) IC
La corriente que circula por el colector se controla mediante la corriente de base IB. IB
Características eléctricas del transistor bipolar Equivalente hidráulico del transistor (Gp:) h1 – h2 (Gp:) Caudal
(Gp:) Apertura
h1 h2
(Gp:) Zona de saturación
(Gp:) Zona de corte
(Gp:) Zona activa: IC=?·IB
Características eléctricas del transistor bipolar: linealización Transistor NPN: linealización de la característica de salida VCE (V) IC (mA) El parámetro fundamental que describe la característica de salida del transistor es la ganancia de corriente ?. IB (µA) 1 2 100 200 300 400 10 20 30 40 0 (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) VCE (Gp:) VBE (Gp:) IB (Gp:) IC
Características eléctricas del transistor bipolar Transistor NPN: linealización de la característica de entrada (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) VCE (Gp:) VBE (Gp:) IB (Gp:) IC
(Gp:) VBE (Gp:) IB
(Gp:) ? VCE
La característica de entrada corresponde a la de un diodo y se emplean las aproximaciones lineales vistas en el tema anterior. (Gp:) Ideal
Características eléctricas del transistor bipolar Transistor NPN: zonas de funcionamiento del transistor ideal (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) VCE (Gp:) VBE (Gp:) IB (Gp:) IC
(Gp:) VCE (Gp:) IC (Gp:) IB
(Gp:) + (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) VCE (Gp:) VBE (Gp:) IB (Gp:) IC (Gp:) ?·IB (Gp:) Zona activa
(Gp:) + (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) VCE=0 (Gp:) VBE (Gp:) IB (Gp:) IC (Gp:) IC