Trabajo elemental de diodos y transistores

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http://www.edu365.cat/eso/muds/tecnologia/problemes/diodes_transistors/index.htm
El diodo de semiconductor
El diodo bipolar es un componente fabricado con materiales semiconductores que
funciona como una válvula unidireccional: deja pasar la corriente en un sentido y no en el
contrario. Esta característica tiene muchas aplicaciones en circuitos electrónicos.
Su símbolo es:
Nota: Para simplificar la complejidad del modelo del diodo, lo reduciremos a contactos
abiertos y cerrados sin resistencia y sin caídas de tensión.
Tiene forma de punta de flecha, la cual indica el sentido de que el diodo permite el paso de la
corriente.
El terminal por donde puede entrar la corriente se llama ánodo
(A), y el terminal de salida se denomina cátodo (K).
El diodo tiene dos estados posibles: CONDUCCIÓN Y BLOCAJE.
El estado de conducción se produce cuando el diodo deja pasar la corriente a través suyo,
es decir, hay un flujo de corriente de Ánodo a Cátodo.
El diodo está en conducción si el sentido de la corriente que
puede proporcionar el generador coincide con el sentido de paso
que permite el diodo.
Entonces, se dice que el diodo tiene polarización directa. En esta situación podemos decir
que el diodo se comporta como un interruptor cerrado, simbólicamente se puede
representar:
La caída de tensión entre el ánodo y el cátodo es muy pequeña, tiene un valor aproximado a
0,6 V, pero se le puede asignar un valor igual a cero.
El estado de bloqueo se produce cuando el diodo no deja pasar la corriente a través suyo, es
decir, no hay flujo de corriente. En esta situación:
El diodo bloquea el paso de la corriente si el sentido de la
corriente que puede proporcionar el generador no coincide con
el de paso del diodo.
Diodo en polarización directa Circuito Equivalente

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Entonces, se dice que el diodo tiene polarización inversa. En esta situación podemos decir
que el diodo se comporta como un interruptor abierto, simbólicamente se puede representar:
El diodo LED
El diodo LED es un diodo emisor de luz (del inglés: Light Emitting Diode). Se trata de un diodo
de semiconductor que, a efectos eléctricos, tiene un comportamiento idéntico a los diodos
bipolares, pero con la característica de emitir luz cuando está en conducción. Transforma la
energía eléctrica en energía luminosa.
Su símbolo es:
La emisión de luz se produce cuando el diodo está en estado de conducción. En estado de
conducción, la caída de tensión entre ánodo y cátodo es UAK = 1,5 V. La intensidad luminosa
que genera depende de la corriente que lo atraviesa, habitualmente funcionan con intensidades
comprendidas entre 10 y 30 mA.
El circuito de aplicación típico es el siguiente:
El resistor tiene la función de limitar la intensidad de la corriente (normalmente entre 10 y 30 mA)
que atraviese el LED, y adecuarla a la luminosidad requerida. El valor d'R será en , si les
tensiones son en V y la intensidad en A.
Veamos un ejemplo. Un LED que debe funcionar a partir de una pila de 9 V, necesita un resistor
que limite la corriente del circuito a 15 mA, entonces su valor se calcula:
Diodo en Polarización Inversa Circuito Equivalente

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El valor de resistencia de 500 no coincide con ningún valor normalizado, los valores normalizados
más cercanos son 470 y 510. Para montar el circuito real, tendremos que elegir entre uno de estos
valores, en concreto, el más cercano, que es el de 510.
El transistor
El transistor es un componente formado por tres partes de semiconductor, que se denominan
colector, base y emisor. Físicamente, la base siempre está entre el emisor y el colector.
La combinación de tipo de semiconductor da lugar a dos tipos de transistor:
Transistor NPN
La distribución de les capes de semiconductor i el su símbolo:
Transistor PNP
La distribución de les capes de semiconductor i el su símbolo:
El transistor puede funcionar de dos formas que permiten aplicaciones diferentes:
- Modo lineal
- Modo no lineal o de conmutación
El segundo modo es el que se emplea en aplicaciones basadas en dos estados estables o
binarios, en los sistemas digitales y una buena parte de automatismos.
El transistor en conmutación
Aquí, también, para simplificar la complejidad del modelo del transistor, lo reducimos a contactos
abiertos y cerrados sin resistencia y sin caídas de tensión.
El modo de trabajo del transistor en conmutación es similar al funcionamiento de un
interruptor, tiene dos situaciones o estados definidos:
- Estado abierto o de no conducción (OFF). Presenta una
resistencia infinita.
- Estado cerrado o de conducción (ON). Presenta una

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resistencia cero.
El control del estado de salida del transistor, formado por los terminales de colector-
emisor, se efectúa a través del terminal de base.
Para analizar este fenómeno en detalle, fijémonos primero en los sentidos de las corrientes
en el transistor. Los sentidos pueden variar según el tipo de transistor, si es NPN o PNP. El
emisor, que en el símbolo está representado con una punta de flecha para diferenciarlo del
colector, indica el sentido de que puede seguir la corriente en este terminal.
En el transistor NPN:
- La corriente de emisor (Ie) sale del interior al exterior.
- La corriente de colector (Ic) entra al transistor.
- La corriente de base (Ib) entra al transistor
Las intensidades del transistor siguen una relación numérica que se cumple en los dos modos
de funcionamiento y en los dos tipos de transistor. El valor de la intensidad de emisor es la
suma de los valores de las intensidades de base y de colector:
Ie = Ib + Ic
El transistor, a efectos de la corriente, se comporta como un nudo de donde entran o salen
dos corrientes (Ib y Ic) y otra corriente que va al revés de los otros (Ie).
La intensidad de base, que es la que controla el estado del transistor, es muy pequeña en
relación a las otras dos, Ie e Ic. Entonces, por aproximación, se puede decir que las intensidades
de colector y emisor prácticamente tienen el mismo valor.
Ie = Ic
En cuanto a las diferencias de potencial entre los terminales, también siguen una relación
siempre que se usen sus valores absolutos:
Uce = Ucb + Ube
La tensión entre base y emisor, Ube, en estado de conducción, vale aproximadamente 0,65 V.
Teniendo en cuenta que estos valores normalmente son muy pequeños en relación a la tensión
de alimentación, los podemos considerar de valor cero y esto constituye una simplificación:
Ube = 0; Uce = 0
Sintetizando, en estado de conducción, el transistor se comporta como un interruptor cerrado
controlado por una pequeña corriente en la base, la corriente conmutado por el transistor pasa
entre colector y emisor (NPN), la tensión entre colector y emisor es cero.

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En estado de bloqueo, la situación del transistor cambia, no hay corriente en la base, por lo
tanto, la conducción no existe entre colector y emisor (NPN): no es posible que haya
corriente, entonces, el transistor se comporta como un interruptor abierto.
Veamos un ejemplo: ¿cómo se puede usar un transistor para encender y apagar una bombilla.
El circuito para controlar una bombilla con un interruptor consta de tres elementos:
- La bombilla
- La fuente de alimentación
- El Interruptor
Para controlar este circuito con un transistor, se debe sustituir el interruptor por un transistor.
Véase este proceso gráficamente con los siguientes esquemas:
La corriente que pasa a través de la bombilla es lo que se debe controlar a través del transistor,
y éste lo hace entre los terminales de colector y emisor (transistor NPN), los cuales sustituyen a
los terminales del interruptor. El terminal de base y emisor permiten efectuar el control del
transistor, y por tanto, del estado de la bombilla.

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Si el terminal de base recibe corriente en el sentido de entrada, provocará el estado de
conducción del transistor (ON), y los terminales de colector-emisor permitirán el paso de la
corriente a través del circuito, y se encenderá la bombilla. Véase el esquema:
La intensidad de corriente del colector vendrá dada por la bombilla y la tensión del generador.
Así, si Ug = 12 V y la bombilla tiene un valor nominal de 12 V / 0,1 A, la corriente de colector
cuando el transistor está en conducción será de 0,1 A.
Para alcanzar el estado de bloqueo (OFF), se debe eliminar la corriente de base. Esto se
puede hacer de dos maneras:
- Desconectando el resistor de polarización de base (Rb), y dejándolo al aire (conexión
flotante). Esto presenta el problema de que es muy sensible a los parásitos y éstos pueden
crear un estado de inestabilidad en el transistor, y entonces, la bombilla puede no quedar
totalmente apagada.
- Conectando el resistor de polarización de base (Rb) al terminal negativo de la fuente de
alimentación.
Con esta conexión se elimina el problema de la sensibilidad a los parásitos del circuito
anterior
.