transistores

1. INFORME NO 12: TRANSISTORE BJT (1)
Espinoza Castillo, Frank
1. Explique el principiofísicode operación enun transistor de unión bipolar
pnp (BJT).¿Cómodebenpolarizarse las unionesp-ny n-p?
FIG 1: (a) Transistor tipo pnp.
FIG 1.2: Unión polarizada en directa de un transistor pnp. FIG 1.3: Unión polarizada en inversa de un transistor pnp.
En la figura 1.2 se volvió a dibujarel transistor pnp sin polarización
entre la base y elemisor. Observe las semejanzas entre esta situación y la deldiodo polarizado
en directa.El ancho de la región de empobrecimiento se redujo a causa
de la polarización aplicada y el resultado fue un intensoflujo de portadores mayoritarios delmaterial
tipo p al material tipo n.
Eliminemos ahora la polarización de la base alemisor del transistor pnpde la figura 1(a) como
se muestra en la figura 1.3. Considere las semejanzas entre esta situacióny la deldiodo polarizado
en inversa.Recuerde que elflujo de portadores mayoritarios es cero,
y el resultadoes sólo un flujo de portadoresminoritarios, como se indica en la figura 1.3. En suma,
porconsiguiente:
La uniónp-n de un transistorse polariza eninversa entanto que la otrase polarizaendirecta.
En la figura 1.4 se aplicaron ambos potenciales de polarización a un transistor pnp,con los
flujos de portadoresmayoritariosy minoritarios resultantes indicados.Observeen la figura 1.4
los anchosde las regionesde empobrecimiento donde se ve conclaridad cuálunión es polarizada
en directa y cual lo está polarizada en inversa. Como se indica en la figura 1.4, una gran cantidad
de portadoresmayoritariosse difundirá a través de la unión p–npolarizada en directa hacia
el material tipo n. La pregunta esentoncessiestos portadores contribuirán directamentecon la
corriente de base IB o sipasarándirectamente almaterial tipo p.Como el material tipo n emparedado

2. es muy delgado y su conductividad esbaja,un número muy pequeñode estos portadores
tomarán esta ruta de alta resistencia hacia la base.La magnitud de la corriente de base es por
lo generaldelorden de microamperes,en comparación con los miliamperes de las corrientes del
emisor y el colector.El mayor número de estos portadores mayoritarios se difundirá a través
de la unión polarizada en inversa hacia elmaterial tipo n conectadoalcolectorcomo se indica
en la figura 1.4. La razón de la facilidad relativa con que los portadores mayoritarios pueden
atravesarla unión polarizada en inversa es fácilde entendersiconsideramos queen elcaso del
diodo polarizado en inversa los portadoresmayoritarios inyectados aparecerán como portadores
minoritarios en el material tipo p. En otras palabras,ha habidouna inyecciónde portadores minoritarios
en el material tipo n de la región de la base.Si se combina esto conelhecho de que
todos los portadoresminoritarios de la región de empobrecimiento atravesaránla unión polarizada
en inversa de un diodo explica el flujo indicado en la figura 1.4.
FIG 1.4: Flujo de portadores mayoritarios y minoritarios de un transistor pnp.
2. En la configuraciónemisorcomún, muestre las curvas características del transistor,
identificandolasregionesde operación y las condicionesde operaciónen cada una.
3. CONFIGURACIÓN EN EMISOR COMÚN:
FIG 2:
Características de un transistor de silicioen la configuración en emisor común: (a) características; (b) características de
base.

3. Las corrientes de emisor, colector y base se muestran en su dirección convencional real.
Aun cuando la configuración del transistor cambió, las relaciones de corriente previamente
desarrolladas para la configuración en base común siguen siendo válidas. Es decir IE _ IC + IB
e IC _ aIE.
Para la configuración en emisor común, las características de salida son una gráfica de la corriente
de salida (IC) con el voltaje de salida (VCD) para un intervalo de valores de la corriente de
entrada (IB). Las características de entrada son una gráfica de la corriente de entrada (IB) contra
el voltaje de entrada (VBE) para un intervalo de valores del voltaje de salida (VCE).
Observe que en las características de la figura 3.14 la magnitud de IB está en microamperes
en comparación con los miliamperes de IC. Consideremos también que las curvas de IB no son
tan horizontales como las obtenidas para IE en la configuración en base común, lo que indica que
el voltaje colector a emisor influye en la magnitud de la corriente del colector.
La región activa para la configuración en emisor común es esa parte del cuadrante superior
derecho de mayor linealidad, es decir, la región de las curvas de IB son casi rectas o y equidistantes.
En la figura 3.14a esta región existe a la derecha de la líneas de rayas vertical en VCEsat
y arriba de la curva de IB igual a cero. La región a la izquierda de VCEsat se llama región de saturación.
En la región activa de un amplificador en emisor común, la unión base-emisor se polariza
en directa en tanto que la unión colector-base está en inversa.
Recuerde que éstas eran las mismas condiciones en la región activa de la configuración en
base común. La región activa de la configuración en emisor común se emplea para amplificar
voltaje, corriente o potencia.
La región de corte para la configuración en emisorcomún no está tanbien definida como para la configuración
en base común. Observe en las características del colector de la figura 3.14
que IC no es iguala cero cuando IB escero.Para la configuraciónen base común,cuando la corriente de entrada IE era igual
a cero,la corriente en el colectorera igual sólo a la corriente de saturación en inversa ICO, de modo que la curva IE _ 0 y
eje del voltaje eran, para propósitos prácticos, uno.
La razón de esta diferencia en las características de colector se deriva del manejo correcto de
las ecuaciones (3.3) y (3.6). Es decir,
Si consideramos elcaso antesanalizado,donde IB _ 0A y sustituimos un valortípico de a
tal como 0.996, la corriente resultante en elcolectores la siguiente:
Si ICBO fuera de 1 mA, la corriente resultante en elcolectorcon IB _ 0 sería 250(1 mA) _ 0.25
mA, como se refleja en las característicasde la figura 3.14.
Para futura referencia,a la corriente delcolectordefinida porla condición IB _ 0mA se le
asignará la notación indicada porla siguiente ecuación:
En la figura 3.15 las condicionesalrededorde esta corrienterecién definida se demuestran con
su dirección de referencia asignada.
Para propósitosde amplificaciónlineal (distorsiónmínima),IC =ICEO define el corte para
la configuraciónenemisorcomún.
En otras palabras,hay que evitarla región debajo de IB = 0 mA cuando serequiere una señal
de salida no distorsionada.

4. Cuando se emplea como interruptoren los circuitos lógicos de una computadora,un transistor tendrá dos
puntosde operaciónde interés,uno en la región de corte y otro en la región de saturación.
La condición de corteidealmente deberá serde IC _ 0 mA para el voltaje VCE selec-cionado.Como porlo generalICEO es
de baja magnitud en materiales de silicio, para efectos deconmutacion elcorte se dara cuandoIB0ƒÊA o ICICEO solo
para transistoresde silicio.Para transistoresde germanio,sin embargo,elcorte para propositos de conmutacionse definirá
como aquellas condicionesque se presentan cuandoICICBO. Por lo comun esta condicionse obtiene para transistoresde
germanio polarizandos en inversa algunasdecimas de volt en la union base a emisor.
Recuerde que para la configuracionen base comun elconjunto de caracteristicas de entrada se aproximo pormedio de una
linea recta equivalente que dio porresultado VBE 0.7 V con cualquiernivelde IE de mas de 0 mA. Para la configuracion
en emisor comun se siguio elmismo procedimiento y elresultado es elequivalente aproximado de la figura 3.16. El
resultado confirma nuestra conclusionanteriorde que para un transistoren la region activa o encendido•helvoltaje base
a emisores de 0.7 V. En este caso elvoltaje se mantiene fijo con cualquiernivelde corriente en la base.
FIG:2.1
Equivalente lineal por segmentos
para las características de diodo de la
figura 2.b.
4. Busque el diseño de un circuito en el que el transistor npn funcione como
interruptor en la región de saturación y corte. Establezca la ecuación para
calcular la corriente de saturación.

5. FIG 3:
Encontrando 1os extremos de la recta de carga. a) Circuito;
b) calculando la corriente de saturación de colector; c) calculando la tensi6n
de corte colector-emisor.