Transistores

• Date:: 2022-08-14
• Course:: Electrónica Básica
• Source::

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Transistor NPN

• Dispositivo electrónico que posee tres zonas semiconductoras interconectadas (N-P-N)
• Un material semi-conductor puede funcionar como conductor y como aislante de acuerdo a la polarización eléctrica que se conecte. El transistor NPN tiene dos funciones básicas, ser un interruptor electrónico o un amplificador. Este tipo de transistor también se puede clasificar como BJT
  • N → Posee un exceso de electrones
  • P → Posee un defecto de electrones
• El transitor NPN tiene tres pines de conexión llamados, Colector (C), Base (B) y Emisor (E). Estas tres conexiones están directamente sobre cada una de las capas semiconductoras N, P y N respectivamente. La figura-1, muestra la estructura interna del transistor. Una unión NP se le conoce también como diodo.
  • Normalmente la corriente ingresa por el colector, y sale por el emisor

• Se lo puede usar como amplificador (electrónica analógica) y como interruptor (electrónica digital)

Transistor como interruptor

• Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una corriente chica.
• Funciona como un interruptor. Si no le llega corriente a la base, es como si el interruptor estuviera abierto. No hay corriente entre colector y emisor

• La corriente de base permite que la corriente colector-emisor exista

Transistor como amplificador

• Funciona como un amplificado de señales.
• Le lalga una señal chica en la base, y en el colector-emisor se hace grande.
• Trabajará como componente de electrónica analógica.

• Todo amplificador posee un $\beta$ o $h_{fe}$ la cual es la ganancia del transistor

$$I_C=\beta I_B$$

• La corriente de base es la corriente que comanda el paso que hay a través de CE

$$I_E=I_B+I_C\Rightarrow I_E=I_C\left(1+\frac{1}{\beta }\right)$$

• Por ende, la corriente de base debe ser << corriente del colector $I_B<<I_C$
  • Por lo general $I_B=(0,1)I_C$

Zonas de trabajo de un Transistor

1. Corte. $I_B=0\Rightarrow I_{CE}=0$
   • No hay corriente por la base y no pasa corriente por el colector-emisor
2. Activa $I_B\Rightarrow I_{CE}$ variable. $I_C=\beta I_B$
   • Deja pasar más o menos corriente entre el colector y el emisor, dependiendo de la corriente de la base
3. Saturación $I_B\Rightarrow I_{CE}$ máxima
   • Entre el colector y el emisor pasa la máxima corriente posible. Aunque aumentemos la corriente en la base, la corriente coelctor-emisor se comporta como un interruptor cerrado (máxima)

Intensidades en un Transistor

• En corte y stauración trabajará como un interruptor, y para electrónica digital será 0 o 1

• En zona activa, las corrientes variarán en función de la corriente de la base

  $$I_E=I_B+I_C\Rightarrow I_E=I_C\left(1+\frac{1}{\beta }\right)$$

Tensiones en un Transistor

• En corte

  • Cuando la tensión $V_1$ en la base es cero, entonces $I_B=0$ y $V_{BE}=V_1=0$
  • Entonces la corriente $I_{CE}=0A$, y $V_{CE}=V_2$
  • Normalmente los transistores tienen una mínima tensión en la que siguen en corte, un poco por encima de $0V$, esta será la que nos de la $I_B$ mínima para activarse

• En saturación

  • En este caso, $V_1$ será la máxima para conseguir la $I_{Bmax}$ a partir de la cual $I_{CE}$ será la máxima
  • Como se comporta como una interruptor cerrado, entonces $V_{CE}=0V$

• En activa

  • Tendremos una $V_{BE}=0V$ y la tensión para conseguir la $I_B$ que nos de la $I_{CEmax}$
  • Ahora entre el clector y el emisor no es un interruptor cerrado ni abierto. Es solo como si hubiera una resistencia que iría disminuyendo el valor según aumente $I_B$ dejando pasar más corriente entre el colector-emisor

  

Punto de Trabajo Q

• Un transistor bipolar que opera en la región lineal tiene características eléctricas que son utilizadas para amplificación.
• Los valres de corrientes y tensiones en continua en los terminales del transistor se denomina punto de trabajo Q
  • El circuito está polarizado con dos resistencias y una fuente de tensión continua

$$I_E=I_C+I_B$$ $$\beta =\frac{I_C}{I_B}>>1$$ $$\alpha =\frac{1_C}{I_E}\approx 1$$