T3 Transistor BJT

TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 1

EL TRANSISTOR BJT

TEMA 3

1. Introducción

2. Tipos de transistor bipolar

3. Transistor. Operación básica

4. Transistor en corte

5. Transistor en saturación

6. Transistor en región activa

7. Cuadripolos

8. Límites de operación del transistor BJT

TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 2

T3. EL TRANSISTOR BJT

3TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA


Es la base de la electrónica actual. Presentado en 1947 por

Schockley, Bardeen y Brattain.

Se considera un elemento activo.

Se encuentran como componente discreto o agrupado en

circuitos integrados como operacionales, microprocesadores, etc.

Cumple las funciones básicas de:

Amplificador

Conmutador

Resistencia variable

1. INTRODUCCIÓN

Fig. 1 Algunos modelos de transistores comerciales

Fig. 2 Primer transistor laboratorios Bell



1. INTRODUCCIÓN

Amplificador Conmutador controlado

G>1

Resistencia variable

Vout depende de la señal de control

1 2

3



2. TIPOS DE TRANSISTOR BJT (Bipolar Junction Transistor)

NPN Formado por dos capas de material tipo n y una capa

de material tipo p.

PNP Formado por dos capas de material tipo p y una capa

de material tipo n.

La base suele ser mucho más estrecha que colector y emisor,

que tampoco suelen ser del mismo tamaño.

El emisor debe estar muy dopado, la base poco dopada y

colector menos dopado que el emisor.



3. TRANSISTOR. OPERACIÓN BÁSICA

El Transistor opera en distintas regiones en función de

la polaridad aplicada a sus terminales.

La región activa inversa no se utiliza

por limitaciones constructivas, ya que el

fabricante optimiza el transistor para su

uso en región activa.

UNIÓN BASE-EMISOR UNIÓN BASE-COLECTOR ESTADO DEL TRANSISTOR

INVERSO INVERSO CORTE

DIRECTO DIRECTO SATURACIÓN

DIRECTO INVERSO ACTIVO

INVERSO DIRECTO ACTIVO INVERSO

Transistor en corte

Al estar las dos uniones polarizadas en inversa las regiones de

agotamiento evitan que se establezca corriente de mayoritarios.

Por tanto, un transistor en corte equivale a un circuito abierto.

A nivel práctico para polarizar el transistor en corte basta con no

polarizar en directa la unión base-emisor del mismo (VBE=0).



4. TRANSISTOR EN CORTE

ISE≈0

ISC≈0IB= ISE +ISC ≈0 B

E C

Transistor emisor-común en corte




CIRCUITO EQUIVALENTE

¡¡NO EXISTE CORRIENTE EN EL TRANSISTOR!!

IB=IC=IE=0

Ejemplo 1: Calcular las tensiones VBE, VBC y VCE así como las corrientes IB, IC e IE del

circuito de la figura 7, cuando EB = 0 V.

Solución:

IC=0A # IB=0A # IE=0A

VBE=EB=0V # VCE=10V # VBC=VBE-VCE= -10V




Transistor en saturación

Al estar las dos uniones polarizadas en directa, la tensión entre el

colector y el emisor en saturación será: VCE = VBE-ON – VBC-ON

La tensión VBE-ON es aproximadamente 0’7 V, mientras que VBC-ON

es de 0’5 V, por tanto VCE=0’2V.

La conexión colector emisor es prácticamente un cortocircuito y la

corriente circulante depende del circuito conectado a la salida.10TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA


5. TRANSISTOR EN SATURACIÓN

IBIC

IE= IB +IC≈ IC

E C

B

Transistor emisor-común en saturación




CIRCUITO EQUIVALENTE

Resistencia

limitadora de

corriente

¡¡LA CORRIENTE EN EL COLECTOR DEPENDE DE LA MALLA

COLECTOR-EMISOR!!

IC=VCE/R APROXIMANDO IC≈IE YA QUE IB<<IC


circuito de la figura, cuando EB = 15 V.

Solución:

IC=10mA # IB=0’143mA # IE=IC+IB=10’143mA

VBE=0’7V # VCE=0V # VBC=VBE-VCE=0’7V





circuito de la figura, cuando EB = 20 V.

Solución:

IC=10mA # IB=0’193mA # IE=IC+IB=10’193mA

VBE=0’7V # VCE=0V # VBC=VBE-VCE=0’7V

Conclusión: En saturación la corriente de colector (IC) es

independiente de las variaciones de la corriente de base (IB)




Transistor en activa

Al estar la unión B-E polarizada en directa y la unión B-C en

inversa, se produce el “efecto transistor” que se caracteriza por:

Conducción a través de la unión B-C pese a estar polarizada en inversa.

La corriente de base es muy inferior a la de colector.

La corriente de colector es proporcional a la corriente de base, es decir, la

corriente en colector está controlada por la corriente en la base.



6. TRANSISTOR EN REGIÓN ACTIVA

IBIC=β∙IB

IE= IB +IC

E C

B

Transistor emisor-común en activa




CIRCUITO EQUIVALENTEIC=β∙IB

E C BI I I

20 200C

B

I

I

GANANCIAS DE CORRIENTE EN CONTINUA:

GANANCIA COLECTOR-EMISOR GANANCIA COLECTOR-BASE

¡¡LA CORRIENTE EN EL COLECTOR DEPENDE DE LA MALLA DE

BASE!! IC=β∙IB APROXIMANDO IC≈IE YA QUE IB<<IC

Ejemplo 4: Calcular VBE, VBC y VCE así como las corrientes IB, IC e IE cuando EB = 5 V. La

ganancia de corriente del transistor es β= 100.

Solución:

IC=4’3mA # IB=0’043mA # IE=IC+IB=4’343mA

VBE=0’7V # VCE=5’7V # VBC=VBE-VCE=-5V

α=4’3/4’343=0’9916TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA



IC=β∙IB

Ejemplo 5: Calcular VBE, VBC y VCE así como las corrientes IB, IC e IE cuando EB = 7 V. La

ganancia de corriente del transistor es β= 100.

Solución:

IC=6’3mA # IB=0’063mA # IE=IC+IB=6’363mA

VBE=0’7V # VCE=3’7V # VBC=VBE-VCE=-3V # α=6’3/6’363=0’99

Conclusión: Una variación de corriente en la base de tan sólo 20µA

provoca una variación en la tensión VCE de 2 V. Este es el principio de

la amplificación analógica de señales.







E CI I

0BI

NPN

E CI I

0BI

En resumen, para la región activa:

La corriente de colector (IC) depende de las variaciones de la

corriente de base (IB). Es decir se comporta como una fuente de

corriente entre E y C dependiente de IB.

En general, para todas las regiones:

En el transistor PNP, el razonamiento es análogo al NPN pero

los sentidos de las corrientes y las polaridades son contrarias.

PNP



7. CUADRIPOLOS

Dado que el dispositivo presenta tres terminales, es posible

identificar tres configuraciones distintas para relacionar la

señal de entrada con la de salida, en función de cual de los

tres sea el terminal común.Ii

Vi

Io

VoENTRADA SALIDA



7. CUADRIPOLOS

B.C. Base Común

Transistor NPN en base comúnSe utiliza para obtener una fuente de corriente independiente dela carga.

SALIDA

IC=α·IE



7. CUADRIPOLOS

Transistor NPN en base común

Ejemplo 6:

1. Determinar IC para VCB=20V e IE=5mA.

2. Determinar IC para VCB=5V e IE=5mA.

3. Determinar VBE para los casos anteriores.

4. ¿Cuál es la relación aproximada entre IE e IC en esta

configuración?

IE(mA)

VBE(V)



7. CUADRIPOLOS

E.C. Emisor Común

Transistor NPN en emisor comúnConfiguración más utilizada, se emplea fundamentalmente para obtener

amplificación en corriente.

SALIDA

IC=β·IB



7. CUADRIPOLOS

Transistor NPN en emisor común

Ejemplo 7:

1. Determinar IC para VCE=10V e IB=30µA.

2. Determinar IC para VCE=15V e IB=20µA.

3. Determinar VBE para los casos anteriores.

4. ¿Cuál es la relación aproximada entre IB e IC en esta

configuración?



7. CUADRIPOLOS

C.C. Colector Común

Transistor NPN en colector común Se utiliza para acoplamientos de impedancia, ya que esta configuración

presenta alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida.

SALIDA

IE=β·IB



8. LÍMITES DE OPERACIÓN

Región de funcionamientoTrabajar dentro de la región de operación garantiza que no se rebasan

los valores máximos de funcionamiento.

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