2. El Transistor de unión bipolar BJT es un dispositivo
electrónico de estado sólido conformado por dos diodos PN en
sentidos opuestos.
Debido a está unión se originan dos tipos de Transistores NPN
y PNP . Quedan formadas tres regiones:
Emisor: zona muy dopada, comportándose como un metal; este
terminal funciona como emisor de portadores de carga.
Base: zona muy estrecha, que separa el emisor del colector.
Colector: de extensión mucho mayor
Estructura de los BJT
3. Funcionamiento del BJT
Para que un transistor pueda funcionar correctamente, se tienen que
cumplir una serie de condiciones:
• El espesor de la base sea muy pequeño
• El emisor esté mucho más dopado que la base
• Esté bien polarizado, es decir a las tensiones adecuadas
El transistor posee tres estados o regiones de operación:
• Región Activa: En esta región la corriente de colector (Ic) depende
principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de
corriente, que es un dato del fabricante) y de las resistencias que se
encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta región los
amplificadores son utilizados como amplificadores de señal ya sea
de corriente o tensión.
4. Región de Saturación: El transistor permite el paso de corriente desde
el colector al emisor. Esta corriente no puede ser muy elevada, ya que
la propia corriente calienta al transistor por efecto Joule y si se calienta
el dispositivo se dañará de forma permanente. Es decir cuando
Ic=Ie=Imax.
Región de Corte: El transistor no permite el paso de corriente entre el
colector y el emisor, se comporta como si fuera un interruptor abierto,
el transistor prácticamente esta apagado, es decir Ib = Ic = Ie =0A
Región inversa: Al invertir las condiciones de polaridad del
funcionamiento en modo activo, el transistor entra en funcionamiento
en modo inverso. Así las regiones de colector y emisor intercambian
roles. Debido a que la mayoría de los BJT son diseñados para maximizar
la ganancia de corriente en modo activo, el parámetro beta en modo
inverso es drásticamente menor al presente en modo activo.
Funcionamiento del BJT
5. Según la polarización de cada unión, se obtiene un modo de
trabajo diferente
• En la región Activa – Directa, el BJT se comporta como
una fuente controlada. (Amplificación).
• En corte solo circulan corrientes inversas de saturación de
las uniones, comportándose como un interruptor abierto.
• En saturación la tensión a través de la unión colector es
pequeña y se asemeja a un interruptor cerrado.
• Activo- Inverso no tiene utilidad en la amplificación.
Modos de Trabajo de BJT
6. Aunque el transistor posea sólo tres terminales, se puede realizar su
estudio como un cuadripolo ( dos terminales de entrada y dos de sa-
lida) si uno de sus terminales es común a la entrada y salida.
• Base Común: permite adaptar una fuente de baja resistencia que
ataca a una carga de alta resistencia.
• Colector Común: adapta una fuente de alta resistencia de salida a
una de carga de bajo valor.
• Emisor Común: se aproxima más al amplificador de corriente ideal.
Configuraciones del BJT
7. Circuitos de Polarización
• El punto de trabajo o de reposo (Q) de un transistor es el punto de la
recta de carga que determina el valor de la tensión colector-emisor y
de las corrientes de colector y base.
• Se sitúa el punto de trabajo en la región característica donde respon-
de con más linealidad, de modo que cualquier cambio en la señal de
Entrada tenga una respuesta proporcional a la salida. Se sitúa en un
determinado lugar en la recta de carga.
• El aumento de temperatura modificará el comportamiento del tran-
sistor (cambia la corriente inversa en la unión pn polarizada
inversamente) .
• Los circuitos de polarización insensibilizan al transistor frente a
variaciones de β.
• La polarización con doble fuente no se suele usar por ser costoso y
complicado de utilizar.
8. Polarización
Por Resistencia de Base: La expresión de la malla de salida:
Tomando en cuenta :
Tomando como punto
de partida para el
análisis de dicho
circuito la malla de
entrada:
Intersección de la curva IB con la
curva característica del transistor se
obtiene el punto de polarización.
9. Por divisor de tensión
Polarización
Uno de los más
empleados en
amplificación ya que
el valor de R1 y R2
determinan la
ubicación del punto
Q. Mejora la
estabilidad. Esto se
debe también a la
resistencia en el
emisor
La simplificación del circuito de base
empleando el teorema de Thévenin,
es de gran ayuda para el estudio
práctico de esta configuración
la tensión y resistencia efectiva vista
desde el terminal de la base son:
10. Polarización
Es necesario determinar R1 y
R2 para establecer el punto de
polarización requerido, así
como lograr la máxima
estabilidad posible del mismo.
Se analiza el circuito resultante
Podemos calcular R1 y R2. una vez
obtenido el valor de RTH
En la mayoría de las
aplicaciones R1 >R2, por lo tanto:
11. Potencia disipada por un
BJT
• En un BJT se disipa potencia como consecuencia de un paso
de corriente existiendo una caída de potencial.
• Los puntos donde se disipa potencia son las dos uniones (de emisor y
de colector).
• Al ser la tensión base-emisor mucho menor que la colector-
emisor, se puede simplificar la potencia disipada como:
• La temperatura a la que trabaja el transistor se ve afectada por
el calor que se genera en él cuando circula una determinada
intensidad. Esto influye de manera significativa en los transistores,
ya que la corriente inversa de saturación aumenta con la
temperatura, aumentando así la corriente de colector para la
misma intensidad de base (aumenta b).
12. El BJT en Conmutación
• Los circuitos de conmutación son aquellos en los que el paso de
bloqueo a saturación se considera inmediato, es decir, el transistor
no permanece en la zona activa.
• Los circuitos típicos del transistor en conmutación son los
multivibradores y la báscula de Schmitt.
• Los multivibradores se aplican en los sistemas electrónicos de
temporización, generación de señales cuadradas, intermitencias.
• Las básculas de Schmitt tienen su principal aplicación en sistemas
de detección que utilizan sensores, de forma que se comporta
como un interruptor activado por las variaciones de algún
parámetro físico detectado por el sensor.
•El transistor BJT en CORTE.
• El transistor BJT en SATURACION.
13. El BJT en Corte y Saturación
CORTE:
– El BJT en corte tiene su Ib a cero amperios.
– La Ic es igual a la de fugas: Iceo (del orden de nA a T=300ºK)
– La tensión Vce es Vcc si se desprecia la caída producida por la
corriente
de fugas.
– El BJT se comporta como un interruptor abierto.
SATURACION:
– En esta zona la Vce es aproximadamente de 0,2 voltios.
– La Ic es aproximadamente igual a Vcc dividido por la suma de
resistencias en la malla de colector – emisor.
– Se comporta como un interruptor cerrado.
El tiempo de conmutación de un estado a otro limita la frecuencia
máxima de trabajo
14. Aplicaciones
Amplificación de todo tipo (radio, televisión, instrumentación)
· Generación de señal (osciladores, generadores de ondas, emisión
de radiofrecuencia)
· Conmutación, actuando de interruptores (control de relés, fuentes
de alimentación conmutadas, control de lámparas, modulación
por anchura de impulsos PWM)
· Detección de radiación luminosa (fototransistores)
· Se usan generalmente en electrónica analógica y en la
electrónica digital como la tecnología TTL o BICMOS.
· Son empleados en conversores estáticos de potencia, controles
para motores y llaves de alta potencia (principalmente inversores),
aunque su principal uso está basado en la amplificación de
corriente dentro de un circuito cerrado.
