Este documento describe diferentes tipos de transistores, incluyendo transistores bipolares NPN y PNP, transistores de efecto de campo JFET y MOSFET, e IGBT. Describe las características, símbolos y usos de cada tipo de transistor.

1. TRANSISTORES
Jaime Guillermo PEÑA GARCIA
Ingeniería de Sistemas e Informática
IV Ciclo
Física Electrónica
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2. TRANSISTORES
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
PF (OFF)
Electrónica de Potencia y Electrónica
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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