EL TRANSISTOR BIPOLAR - www ... - Funcionamiento del Transistor NPN (I) •Aunque el transistor PNP es más fácil de fabricar, debido a sus mejores características el más utilizado

UNIVERSIDAD DE LEON

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Luis Ángel Esquibel TomilloElectrónica Básica, Industrial e Informática

TEMA 4:

EL TRANSISTOR BIPOLAR

Curso 2006/07 Electrónica Básica, Industrial e Informática © Luis Ángel Esquibel 2

1- Introducción y Símbolo

• Se basa en la utilización de 2 uniones p-n.

• Ofrece tres terminales: Emisor, Base y Colector.• La flecha entre emisor y base indica el

semiconductor de tipo N.

N N NP P PE

B

C C

B

E

E

B

C

E

B

C


2 - Funcionamiento del Transistor NPN (I)

• Aunque el transistor PNP es más fácil de fabricar, debido a sus mejores características el más utilizado es el NPN.

• Para la explicación de su funcionamiento utilizaremos los sentidos reales de la corriente eléctrica.

• En los semiconductores tipo N, los portadores mayoritarios son electrones (e-), mientras que en los de tipo P, los portadores mayoritarios son los Huecos (+).


2 - Funcionamiento del Transistor NPN (II)

• En un transistor NPN:– El EMISOR está fuertemente Dopado.– La BASE esta muy poco Dopada y es muy

estrecha= 5%.– El dopaje del colector es medio. Su tamaño

es muy grande respecto a los otros dos.

EMISOR TIPO N

COLECTOR TIPO N

BASE

P


2 - Funcionamiento del Transistor NPN (III)

• Un transistor sin polarizar, es como dos diodos contrapuestos.

• Dependiendo de la polarización obtendremos unas corrientes diferentes en el transistor .

• Entre Emisor y Base aplicaremos una polarización directa. Entre Base y colector polarizaremos la unión en Inverso

n p nn

pn

ColectorBase

Emis

E

B

C


2 - Funcionamiento del Transistor NPN (IV)

• 1-Corriente de (e-) entre Emisor y Base.• La unión P-N está polarizada en directo, trabaja como

un diodo.• Al estar el emisor muy dopado inyecta una gran cantidad

de (e-) en la base.B E

+ + + + + ++

+ + + + + ++

- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -

+ +- -


2 - Funcionamiento del Transistor NPN (IV)

• 1-Corriente de (e-) entre Emisor y Base.• Al ser la base tan estrecha y estar poco

dopada (para que no haya recombinación) la mayor parte de los (e-)que salen del emisor van a la otra unión p-n (Base -Colector ) que está polarizada en inverso.


2 - Funcionamiento del Transistor NPN (V)

• 2- Corriente entre la Base y el Colector• La base inyectará en el colector e- libres

(minoritarios). Esta corriente se ve reforzada por los (e-) libres que han salido del emisor y han atravesado la base.

B C+ + + + + ++

+ + + + + ++

- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -

+ +- - - - - - -


3-Propiedades del Transistor

• Voy a controlar el transistor en la polarización E-B. Con una pequeña corriente de base controlo una gran corriente de colector. Ic ~ 200 x Ib.

Ie

Ib

Ic

Ie

Ib

IcSentido Real S. Convencional

(Cálculos)

EMISOR TIPO N

COLECTOR TIPO N

BASE

P

Sentido Real


4-Componentes de la corriente en un transistor NPN

• Hay que analizar cada unión P-N

• Entre Emisor y Base, Polarización directa.– A)Corriente de electrones InE que sale del emisor. Valor

grande porque el emisor está muy dopado. La mayor parte (95%) llegará al colector InC, el resto (5%) se dirigirá hacia la base.

COLECTOR

BASE

P Sentido Real

EMISOR

TIPO N TIPO N

- - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - - - -

+ + + + + +

+ + + + + - - -




• Entre Emisor y Base, Polarización directa.– A)Corriente de electrones InE que sale del emisor. Valor

grande porque el emisor está muy dopado. Parte (95%) llegará al colector InC, el resto (5%) se dirigirá hacia la base InB.

COLECTOR

BASE

P Sentido Real

EMISOR

TIPO N TIPO N

- - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - - - -

+ + + + + +

+ + + + + - - ---------------------------------

InE InB




• Entre Emisor y Base, Polarización directa.– B)Corriente de huecos IpE que sale de la base hacia el

emisor. Valor pequeño la base está poco dopada.

COLECTOR

BASE

P Sentido Real

EMISOR

TIPO N TIPO N

- - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - - - -

+ + + + + +

+ + + + + - - -


--------------------------------



• Entre Emisor y base, Polarización directa.– B)Corriente de huecos IpE que sale de la base hacia el

emisor. Valor pequeño la base está poco dopada.

COLECTOR

BASE

P Sentido Real

EMISOR

TIPO N TIPO N

- - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - - - -

+ + + + + +

+ + + + + - - -

InE InB

IpE

+ +


--------------------------------



• Entre Base y Colector, Polarización Inversa.– C)Corriente de electrones InC. Se ven atraidos por el

potencial positivo de la fuente. EL 95% de los e- que salieron del emisor hacia la base.

COLECTOR

BASE

P Sentido Real

EMISOR

TIPO N TIPO N

- - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - - - -

+ + + + +- - -

InE

InB

+ +



• Entre Base y Colector, Polarización Inversa.– C)Corriente de electrones InC. Se ven atraídos por el

potencial positivo de la fuente. EL 95% de los e- que salieron del emisor hacia la base.


COLECTOR

BASE

P Sentido Real

EMISOR

TIPO N TIPO N

- - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - - - -

+ + + + +- - -

InE

InB

+ +

-------- ------------------------

InC

InC= InE-InB



• Entre Base y Colector, Polarización Inversa.– D)Corriente de Minoritarios. Los portadores minoritarios

de la base y colector circulan al estar polarizados en inversa. Cobran importancia si aumenta la Temperatura. IpE, InB.


COLECTOR

BASE

P Sentido Real

EMISOR

TIPO N TIPO N

- - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - - - -

+ + + + - - -

InE

InB

+ +

IpE

-------- ------------------------

InC


5- Formas de Conexión de un transistor

• Hay tres configuraciones para conectar un transistor :– Emisor Común (EC). La más utilizada.EL transistor

con una pequeña Vbe gestiona una gran Vce.

Ie

IcIb

- Base Común- Colector Común.

Rb RcVcc

Vbb


6- Curvas Características de Salida de un transistor (I)

• Tenemos 2 fuentes variables y suponemos que partimos de tensiones 0, Vbc=0 y Vbe=0

• Si no tengo tensión no está polarizadas la uniones p-n, I=0.

• Para una Vbe determinada, al ir incrementando la Vbc desde 0 irá aumentando la corriente que circula de la B al C hasta que llegue a absorber toda la corriente que parte del emisor hacia la base y se estabiliza.

p

n p nE

B

C


6- Curvas Características de Salida de un transistor (II)

• Cuanto más pequeño sea el valor de Vbe, más pequeña es la corriente de estabilización del colector.

Ic

Vce

Vbe3=Cte.

Vbe2=Cte.

Vbe1=Cte.

Vbe3>Vbe2> Vb1Ic3

Ic2

Ic1


6- Curvas Características de Salida de un transistor (III)

• Cuando en un dispositivo hay una variable que varia poco y otra que varía mucho , se utiliza la que varía mucho.En vez de referirnos a Vbe nos referimos a Ib.

• El transistor Bipolar es un dispositivo controlado en corriente a la entrada.

Ic Vbe3>Vbe2> Vb1 Ib3Ic3 Ib2

Ic2Ib1

Ic1

Vce


7-Relación de corrientes en un Transistor Bipolar

• Un transistor se denomina Bipolar porque hay 2 tipos de portadores: electrones libres (e-) y huecos.

1ª Ley de Kirchoff: Ib+Ic=Ie

Ib

IcIcb0=Corriente inversa que circula por la union p-n Base-Colector cuando el emisor está desconectado

Ic = ß Ib + Icb0 (1+ ß)

Ic ~ ß Ib ß=parámetro típico del TransistorIe

Ie= Ic + Ic/ ß ; Ie=Ic (1+1/ ß); Ie=Ic

A partir de ahora sólo consideraremos Ib e Ic en el transistor


8- Zona de Funcionamiento del transistor (I)

• Las Limitaciones del Transistor son :

1- Existe una corriente máxima de colector Ic máx.

2- Hay una máxima tensión de EC posible. Vec máx.

3- La potencia máxima que puede disipar un transistor en el colector es : P máx = Vce Ic, una hipérbola cte=x y

Vce Ic

Ib

Vbe


8- Zona de Funcionamiento del transistor (II)

• Pot Máx = Vmáx Ic máx

Ic

Vce

Ib3

Ib2Ib1

Ib3

VceMáx

Ic Máx

Ibx


9- Punto de trabajo y Recta de Carga estática.

• Punto de trabajo.– Es el conjunto de valores de intensidad y tensión que

circula por un transistor en c.c. (Ic, Vce)• Recta de Carga estática.

– Es el lugar geométrico de todos los puntos de trabajo del transistor.

– Vienen definidos por una ecuación lineal cuya representación es una recta.

Vce

Ic Ib3Ib2Ib1

Documents

EL TRANSISTOR BIPOLAR - www ... - Funcionamiento del Transistor NPN (I) •Aunque el transistor PNP es más fácil de fabricar, debido a sus mejores características el más utilizado