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TRANSISTOR DE UNION BIPOLAR (BJT)
Nombre: Eduar Martínez
¿Qué es un transistor BJT y cómo está conformado?
Los transistores BJT son componentes de 3 terminales, y representan la extensión
natural de los diodos, por el hecho que están compuestos por un par de junturas P-N.
El término Bipolar quiere decir que entran en juego tanto electrones como huecos.
Existen dos variantes posibles de configuración, llamadas PNP y NPN, en
función de la naturaleza del dopado que tengan.
A los terminales se los llama “Emisor”, “Base” y “Colector”.
Constructivamente, el Emisor tiene un dopaje mucho más alto que la Base; y a su vez
la Base también tiene un dopaje mayor que el Colector.
Configuraciones
Representación esquemática:
Posibles configuraciones (modelo cuadripolo):
Curvas
• Estos dispositivos presentan curvas parametrizadas, debido al número de corrientes y tensiones presentes.
• Existe una zona llamada de saturación, una de corte y una activa.
Funcionamiento
La polarización directa de la juntura BE origina una circulación de corriente por difusión.
Los huecos que pasan de Emisor a Base son acelerados por el campo eléctrico presente
en la zona de vaciamiento en CB y llegan al Colector. Asimismo existe una corriente
de electrones de Base a Emisor. Como el dopado de Base es mucho menor que el de
Emisor, la corriente de electrones será inferior a la de huecos, siendo en este caso un
dispositivo que funciona en base a huecos.
La Base debe tener un ancho menor a la longitud de difusión para minimizar la recom-
binación.
Parámetros Relevantes
Un transistor PNP, en la configuración Emisor común, la corriente de salida vendrá
dada por IC (huecos), mientras que la de entrada será la IB (electrones).
En este caso habrá una ganancia de corriente que vendrá dada por IC/IB.
• Parámetros de mérito en un transistor:
– Eficiencia del Emisor
– Factor de transporte
– Ganancia de corriente en Base común
– Ganancia de corriente en Emisor comúnEficiencia del Emisor
La relación entre la corriente de huecos que va de E a B (caso PNP) y la de
electrones que viaja de B a E depende de la relación de dopado que exista
entre ambas zonas.
La relación existente entre la corriente de portadores del Emisor y la corriente
total del Emisor se lo conoce como “Eficiencia del Emisor”.
Parámetros Relevantes
Cuanto más cercano a 1 sea γ, menor será la IB y mayor será la ganancia de corriente en
configuración Emisor común.
Factor de transporte de Base
– Los portadores mayoritarios inyectados desde el Emisor a la Base por difusión se convier-
ten en minoritarios en esa zona. Parte de ellos se recombinan en la Base y parte llegan a la
juntura CB para continuar su trayectoria por el Colector.
– La relación entre la corriente que llega a la juntura CB y la que ingresa por la juntura BE
se denomina “Factor de transporte de la Base” y viene expresada
La corriente de recombinación debe ser provista por parte de la corriente IB, por lo cual cuan-
to más cercano a 1 sea este factor, menor será la IB.
Polarización
La polarización de un circuito define el punto de operación del dispositivo activo. En
base
a esto quedan determinadas sus características de funcionamiento y los parámetros del
modelo de pequeña señal.
Polarización fija
Es simple de realizar, pero trae problemas de estabilidad del punto de trabajo.
Polarización con resistencia de emisor
Muy buena estabilidad térmica
Realimentación negativa
Polarización por realimentación de Colector
Muy buena estabilidad térmica
Realimentación negativa
Configuraciones
Emisor Común
Características
Alta impedancia de entrada
Gana en tensión
Gana en corriente
Base común
Características
Gran ancho de banda.
Baja impedancia de entrada
Gana en tensión
No gana en corriente
Colector comúnCaracterísticasBuen ancho de banda.Alta impedancia de entradaBaja impedancia de salidaNo gana en tensiónGana en corrienteSeguidor de Emisor
Identificación de las regiones de funcionamiento en las curvas características
Es posible identificar las distintas regiones de
funcionamiento de un transistor bipolar
en sus curvas características. Atendiendo a la
definición dada de regiones de funciona-
miento se identifican de la siguiente forma:
Región de corte: Cuando no circula corriente por el
emisor del transistor, lo cual se puede aproximar
como la no circulación de corriente por el colector y
la base, luego la zona corresponde a corriente
IB=IE=IC=01.
Región de saturación: En esta
región se verifica que la tensión
colector-emisor es muy pequeña
(VCE ≤ 0,2V, zona próxima al eje de
coordenadas).
Región activa: El resto del primer
cuadrante corresponde a la región
activa
Zona de Funcionamiento
Zona Activa:
Unión Base-Emisor polarizada directamente (VBE>VT)
Unión BaseColectorPolarizada inversamente.
Zona de Corte:
Unión Base-EmisorPolarizada inversamente.Base-Colector Polarizada inversamente.No hay movimientoDe electrones (sólo minoritarios)
Zona Saturación:Unión Base-Emisor polarizada directamente (VBE>VT).
Unión Base-Colectorpolarizada directamente.
Aplicación: El Amplificador de Señales Alternas El mundo está lleno de pequeñas señales que necesitan amplificarse para procesar la
información que contienen. Por ejemplo: una guitarra eléctrica. El movimiento de una cuerda
metálica en el interior de un campo magnético (creado por los captadores o pastillas) provoca
una pequeña variación de tensión entre dos terminales de una bobina. Para que esa débil señal
pueda llegar a los oídos de todo un auditorio, es evidente que se necesita una amplificación.
La señal producida por la pastilla de la guitarra viaja por un par de terminales hasta el
amplificador. Aquí se produce la transformación de la pequeña señal, que es capaz ahora de
excitar la membrana de un altavoz con la potencia que se desee.
Para que se pueda oír lo que se toca realmente, la amplificación debe cumplir ciertas
condiciones: Debe respetar la forma de onda de la tensión de entrada. Si no lo hace así, se
produce una distorsión, una pérdida de la información que aporta.
La energía absorbida de la fuente que emite la onda que se desea amplificar ha de ser mínima.
El circuito amplificador necesita una fuente de alimentación propia.
Transistor BJT real
Sus características varían con la temperatura. En general, el incremento de temperatura
produce un aumento de la corriente del transistor iC ,de la corriente de fugas y una
disminución de la tensión umbral Base-Emisor.
La curva característica de salida no es plana en su Zona Lineal, tiene un ligera pendiente
positiva, determinada por el ancho de la base.
La tensión máxima que soporta un transistor entre terminales es finita. Por encima de
ellas se rompe el componente.
La máxima corriente viene limitada por la capacidad de disipación de potencia del
componente.
La existencia de capacidades y resistencia parásitas hacen que la velocidad de respuesta
del transistor sea limitada.