Este documento describe los semiconductores y los transistores. Explica que los semiconductores pueden comportarse como conductores o aislantes dependiendo de la temperatura, y que al doparlos con impurezas se pueden aumentar su conductividad. Los semiconductores dopados con exceso de electrones se denominan tipo N, mientras que los dopados con defecto de electrones se denominan tipo P. Al unir dos semiconductores de tipo diferente se forma una unión PN con una barrera de potencial. Los transistores bipolares están formados por dos uniones PN contenidas en

1. Material que puede comportarse como un conductor o un aislante dependiendo de la temperatura a la que se encuentre.
Para aumentar su conductividad, se usan semiconductores “dopados”. Los más utilizados son: silicio (Si), germanio (Ge).
Un semiconductor se dice tipo P (positivo) porque tiene defecto de electrones. También llamado ánodo.
Un semiconductor se dice tipo N (negativo) porque tiene exceso de electrones. También llamado cátodo.
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2. Al unir los dos materiales entre sí, ocurre que habrá difusión de electrones libres de la zona N hacia la zona P.
Estableciendo una zona intermedia, llamada
Lo que ha ocurrido es, que los electrones (carga negativa) libres de la última capa del cristal N han pasado hacia la zona P
para difundirse con los huecos (carga positiva), dejando en la proximidad a la zona de difusión átomos con carga positiva,
y por tanto, una zona con átomos con carga negativa en el cristal tipo P. Este fenómeno, ocasiona una barrea de potencial
de valor 0,7 V para semiconductores de Si.
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3. Si a la unión formada N-P se le aplica una diferencia de potencial en sentido
directo; cuando el valor de Vg es superior al potencial de la barrera (>0,7V), se
impulsan electrones que hacen que se venza la fuerza de la barrera, permitiendo el
paso de circulación de electrones libres por el diodo.
Vg  I  R  VD
Si la polarización es en sentido inverso, lo que se consigue es aumentar el potencial de barrera, no dejando circular los
electrones. Únicamente se considera una corriente pequeña, llamada corriente inversa de saturación.
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4. Los transistores bipolares, son dispositivos electrónicos de tres terminales constituidos por dos uniones N-P contenidas en
un cristal semiconductor de Si o Ge.
Por su construcción, un transistor es equivalente a conectar dos diodos en serie y en oposición.
Comprenden tres zonas de dopado, que dan lugar a los nombres de sus contactos:
1. Emisor (E): Es la zona más dopada.
2. Base (B): Es la zona mas estrecha del cristal y la menos dopada.
3. Colector (C) : Zona con un dopado intermedio.
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5. • Al polarizar directamente la unión base-emisor, la pila inyecta electrones en el emisor con lo que los electrones
próximos a la barrera de potencial adquieren suficiente energía para atravesarla y combinarse con los huecos de la base.
• Este efecto produce un exceso de electrones en la base, (debido a que esta está muy débilmente dopada), por lo que una
parte de ellos son atraídos hacia la base, estableciéndose una corriente emisor-base. Para que esto sea posible, el
potencial de la pila debe superar los 0,6-0,7 V.
IE=IB+IC
• Si ahora polarizamos la unión base-colector de forma inversa, los electrones del colector serán atraídos por el polo +
de la pila mientras que el polo negativo atraerá los huecos de la base. Como consecuencia, la barrera de potencial de la
unión aumenta, siendo la corriente que circula por el colector prácticamente nula (corriente inversa de saturación ICBO).
• Al aplicar simultáneamente las dos polarizaciones, la corriente de electrones del emisor (IE) atraviesa con facilidad la
barrera de potencial y entran en la base; una parte de esta corriente va hacia la base (IB), pero la mayoría la cruzan y pasan
al colector, donde son atraídos por el potencial + de la pila, formando la corriente del colector (IC)
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7. Usando un polímetro, podemos establecer el tipo de transistor, NPN ó PNP: conectando el terminal rojo del polímetro
en un contacto, posición en comprobación de diodos y midiendo respecto a los otros dos contactos, comprobamos que nos
da en pantalla un valor próximo a 0,7 V. Se deduce que es un transistor NPN. Si hemos conectado la punta de prueba
negativa, tipo PNP
Usando un polímetro, podemos establecer donde están los terminales E-B-C: teniendo en cuenta que la barrera de
potencial entre base y emisor es mayor que entre base y colector, el valor obtenido determinará donde está la base (B), el
emisor (E) y el colector (C)
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10. VBB  I B  RB  VBE
VBB  VBE
IB 
RB
Malla 1
La curva que se obtiene es muy
similar a la de un diodo cuando se
le polariza directamente
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11. VCC  I C  RC  VCE
Malla 2
VCE  VCC  I C   RC
Estas curvas representan, en cierto modo, la
forma de trabajo del transistor. Actuando
como amplificador en la región activa y
como conmutador, en la zona de corte
(interruptor abierto, IC =0 A) y en saturación
(Interruptor cerrado: VCC =0 V)
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12. Para que un transistor trabaje en las zonas descritas anteriormente y
no pase a la zona de ruptura, es necesario polarizarlo correctamente,
haciéndolo trabajar en unas condiciones de tensión y voltaje
adecuadas.
De las curvas IC = f(VCE), el punto Q, determina los valores de VCE e IC
determinadas. Para fijar el punto Q, se diseña un red de polarización.
Es preciso que el punto Q se mantenga cte. frente a acciones
externas (cambios de temperatura, tolerancias del propio transistor,
etc.)
Malla 2
Analizando la malla 2 del circuito de polarización:
VCC  I C  RC  VCE
La recta de carga la dibujamos, mediante los puntos:
 IC  
V
1
 VCE  CC
RC
RC
Recta de carga
de pdte. negativa
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14. Para conseguir un punto de trabajo de un transistor, y que sea estable frente a cambios de temperaturas, tolerancias o ganancias
propias del transistor, es preciso polarizarlo correctamente.
Existen diversas formas de polarizarlo.
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15. Supongamos que disponemos un transistor polarizado por su base
(pag.13) y hallamos el punto de trabajo Q. Observaremos la
inestabilidad del punto Q, para variaciones de temperatura o ganancia
.
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16. El circuito anterior, denota lo inestable que es para variaciones de ganancia, por subida de temperatura o
tolerancia propia del transistor, pudiendo entrar a trabajar en zona de saturación o corte, cuando lo que queremos
es que se encuentre en la zona de amplificación o lineal.
Otra consecuencia que se puede observar en estos circuitos, es que si por la entrada se solicita una señal alterna,
por la salida, ante variaciones de la ganancia , se obtendrán salidas distorsionadas.
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17. Malla de base
VCC  I B RB  VBE
IB 
VCC  VBE
RB
Malla de colector
I C    I B
VCC  I C  RC  VCE
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18. VR 2  I 2  R2
I T  única en circuitos serie.
IT 
VT
 VR 2  I T  R2
R1  R2
VR 2 
R2
 VT
R1  R2
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19. Un Circuito equivalente Thevenin, consiste
en sustituir un circuito eléctrico por otro,
formado por una fuente de voltaje y una
resistencia interna
Resistencia equivalente THEVENIN
(RTH)
1. Desconectamos la carga en ptos. de cálculo (a-b)
2. Cortocircuitamos las fuentes de voltaje, hacemos (V = 0V)
3. Hallamos Req= RTH
Voltaje equivalente THEVENIN
(VTH)
1.
Por divisor de tensión, hallamos Vab = VTH
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20. Nuestro objetivo ahora, es polarizar un transistor, y evitar la influencia en el punto de trabajo Q
respecto a la variación de la ganancia . Para ello utilizaremos un circuito como el de la figura,
representado por una polarización por divisor de tensión y con una sola fuente de tensión.
Hacemos su
equivalente
Thevenin
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21. Para el análisis de este circuito, consideramos que (IB  0A), y que
(RTH << RE ), por lo tanto, la caída de tensión en (IB x RTH ) = 0 V;
el circuito quedará entonces supeditado a las siguientes ecuaciones:
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