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