1. TRANSISTORES
Jaime Guillermo PEÑA GARCIA
Ingeniería de Sistemas e Informática
IV Ciclo
Física Electrónica
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2. TRANSISTORES (Panorámica)
NPN
BIPOLARES
PNP
TRANSISTORES CANAL N (JFET-N)
UNIÓN
CANAL P (JFET-P)
EFECTO DE
CAMPO
METAL-OXIDO- CANAL N (MOSFET-N)
SEMICONDUCTOR
CANAL P (MOSFET-P)
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3. TRANSISTOR BIPOLAR NPN (NPN bipolar transistor)
Base En principio un transistor bipolar está formado por
dos uniones PN.
(B)
Emisor
Colector Para que sea un transistor y no dos diodos deben
N P N (E) de cumplirse dos condiciones.
(C)
1.- La zona de Base debe ser muy estrecha
C E (Fundamental para que sea transistor).
SÍMBOLO 2.- El emisor debe de estar muy dopado.
B
Normalmente, el colector está muy poco dopado y
C es mucho mayor.
N-
P N+
Descubiertos por
B E Shockley, Brattain
ASPECTO MAS REAL DE UN y Barden en 1947
TRANSISTOR BIPOLAR (Laboratorios Bell)
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4. CARACTERÍSTICAS DE UN TRANSISTOR NPN
C
IC [mA]
B
IB [mA] =
E 30
3000
ZONA DE SATURACIÓN:  = 100 ZONA ACTIVA:
Comportamiento como 2000 20 Comportamiento
interruptor cerrado. como Fuente de
1000 10 Corriente.
0
VCE
ZONA DE CORTE:
ZONA DE TRANSISTOR INVERSO:
Comportamiento
Emisor y colector intercambias papeles. como interruptor
Podemos tener una INVERSA, que en el abierto.
dispositivo ideal consideraremos cero
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5. USOS DEL TRANSISTOR NPN: Como interruptor
12 V
12 V 36 W
36 W 3A
3A I
12 V
12 V
I  = 100
40 mA
IC
Sustituimos el interruptor principal por
un transistor.
4A IB = 40 mA
La corriente de base debe ser suficiente
para asegurar la zona de saturación. PF (ON) 3 A ON
Ventajas: OFF
No desgaste, sin chispas, rapidez,
permite control desde sistema lógico.
12 V VCE
Electrónica de Potencia y Electrónica PF (OFF)
digital
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6. USOS DEL TRANSISTOR PNP: Como interruptor
12 V  = 100
40 mA
36 W
3A I 3A
12 V
12 V
I 12 V
36 W
IC
Al igual que antes, sustituimos el
interruptor principal por un transistor. 4A IB = 40 mA
La corriente de base (ahora circula al PF (ON) 3 A ON
reves) debe ser suficiente para asegurar
la zona de saturación. OFF
12 V VEC
PF (OFF)
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7. CARACTERÍSTICAS REALES DE LOS TRANSISTOR NPN y PNP
Activa Avalancha
Secundaria
IC
IB IB6
I
VCE1 VCE2 CMax
VCE = 0
IB5
Saturación IB4 PMax = VCEIC
IB3
Avalancha
IB2 Primaria
IB1
VBE IB= 0
1V VCEMax VCE
Característica
Corte
de Entrada
Característica
de Salida
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8. TRANSISTOR BIPOLAR:
PARÁMETROS SUMINISTRADOS POR LOS FABRICANTES
IC
C
IC-MAX Corriente máxima de colector
ICMAX B
VCE-MAX Tensión máxima CE E
PMAX Potencia máxima PMAX
VCE-SAT Tensión C.E. de saturación SOAR
VCE-MAX
HFE   Ganancia
VCE
Área de operación segura
(Safety Operation Area)
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9. TRANSISTOR BIPOLARES
VCE = 1500
IC = 8
HFE = 20
TOSHIBA
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10. TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO (FET - Field Effect Transistor)
CANAL N (JFET-N)
UNIÓN
CANAL P (JFET-P)
EFECTO DE
CAMPO
METAL-OXIDO- CANAL N (MOSFET-N)
SEMICONDUCTOR
CANAL P (MOSFET-P)
Dr Julius Lilienfield (Alemania) en 1926 patentó el concepto de "Field Effect Transistor".
20 años antes que en los laboratorio Bell fabricaran el primer transistor bipolar.
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11. TRANSISTORES MOSFET
(MOS - Metal Oxide Semiconductor + FET - Field Effect Transistor )
CANAL N (JFET-N)
UNIÓN
CANAL P (JFET-P)
EFECTO DE
CAMPO
METAL-OXIDO-
CANAL N (MOSFET-N)
SEMICONDUCTOR
CANAL P (MOSFET-P)
Dr Martín Atalla y Dr Dawon Kahng desarrollaron en primer
MOSFET en los laboratorios Bell en 1960
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12. Aislante (Si O2)
TRANSISTOR MOSFET - canal N
Puerta Fuente
Drenador (Gate) (Source) Substrato
(Drain) (Substrate)
N N
SECCIÓN
P
Canal
(Channel)
VISTA SUPERIOR
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13. TRANSISTOR MOSFET - canal N
D G S
Substrato
N N
NOTAR QUE EN
P PRINCIPIO ES UN
DISPOSITIVO
SIMÉTRICO
NOTAR:
D De momento, vamos a olvidarnos
del substrato.
METAL
OXIDO Posteriormente veremos que hacer
SEMICONDUCTOR Substrato con este terminal "inevitable" para
que no afecte a la operación del
G dispositivo.
SÍMBOLO ¡¡Que no moleste!!
S
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14. MOSFET DE CANAL N (Característica real de salida)
ZONA COMPORTAMIENTO
D FUENTE DE CORRIENTE
ID
Substrato UGS[V]
G
+15
S +10
+5
0
VDS
ZONA DE COMPORTAMIENTO RESISTIVO
COMO ANTES, LA TENSIÓN DE PUERTA (UGS) JUEGA EL PAPEL DE LA CORRIENTE DE BASE.
PODEMOS DECIR QUE ES UN DISPOSITIVO CONTROLADO POR TENSIÓN.
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15. MOSFET DE CANAL N (¿ Que pasa con el substrato?)
D
G S Substrato
canal
N N
P
D Se observa que los diodos juegan un papel secundario en
la operación del dispositivo.
Canal.
Substrato Debemos asegurar que nunca entren en operación.
Aparece entre D y S
en paralelo a los S EL SUBSTRATO se conecta al punto mas negativo del
diodos iniciales circuito.
Para un solo transistor, se conecta a la FUENTE (S).
En los circuitos integrados se conectará el SUBSTRATO a
la alimentación negativa
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16. MOSFET DE CANAL N (¿ Que pasa con el substrato?)
Se une con S
D
G S
Substrato
canal
N N
P
D
D D
G
S S
S
¡¡¡ AHORA YA NO ES UN DISPOSITIVO SIMÉTRICO !!!
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17. MOSFET DE CANAL N (¿ Que pasa con el substrato?)
COMENTARIO:
D D
Aunque a veces se dibuje el símbolo
con un diodo, tener en cuenta que NO
ES UN COMPONENTE APARTE.
ID UGS[V]
G G
=+15 V
S =+10 V
S
=+5 V
=0V
Diodo parásito
VDS
(Substrato - Drenador)
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18. MOSFET DE CANAL N (precauciones con la puerta)
La puerta (G) es muy sensible.
D
Puede perforarse con tensiones
bastante pequeñas (valores ID
típicos de 30 V).
No debe dejarse nunca al aire y
debe protegerse adecuadamente. - 30 V + 30 V VGS
G
S
CAUTION, ELECTROSTATIC SENSITIVE !!!
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19. USOS DEL MOSFET - Canal N: Como interruptor
12 V
12 V 36 W
36 W 3A
3A I
12 V
12 V
I
La puerta no puede
quedar al aire
(debe protegerse)
ID
4A UGS= 12 V
Sustituimos el interruptor principal por un
transistor. PF (ON) 3 A ON
¡¡¡ LA CORRIENTE DE PUERTA ES NULA OFF
(MUY PEQUEÑA) !!!
12 V VDS
PF (OFF)
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20. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
C
G
E
Combinación de MOSFET y transistor
Bipolar que aúna las ventajas de los
dos:
La facilidad de gobierno del
MOSFET
El buen comportamiento como
interruptor de BIPOLAR
Dispositivo reciente muy importante
en Electrónica de Potencia
Inventado por H.W. Becke y C.F. Wheatley en 1982
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21. COMENTARIO:
Con los MOSFET e IGBT para manejar corrientes elevadas se
produce un cambio de tendencia importante.
Un Transistor Bipolar de potencia es un solo dispositivo de dimensiones
(Sección) suficiente para manejar la corriente elevada.
Un Transistor MOSFET o un IGBT de potencia, pensado para manejar
corrientes elevadas, está formado por muchos transistores integrados
colocados en paralelo
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22. C
Cada punto
representa
un MOSFET
N-
P N+
MOSFET DE POTENCIA
B E (Muchos pequeños MOSFET
BIPOLAR DE POTENCIA en paralelo, realmente es un
"Circuito Integrado")
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