TEORÍA DEL INGENIERO CORTEZ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

1. CCiirrccuuiittooss rreeccoorrttaaddoorreess

2. AApplliiccaacciioonneess ddee llooss ddiiooddooss..
RReeccoorrttaaddoorreess..
• LLooss rreeccoorrttaaddoorreess rreeccoorrttaann uunnaa ppaarrttee ddee llaa sseeññaall
ddee eennttrraaddaa,, ssiinn vvaarriiaarr llaa ppaarrttee rreessttaannttee ddee llaa
ffoorrmmaa ddee oonnddaa..
• HHaayy ddooss ccaatteeggoorrííaass:: EEnn sseerriiee yy eenn ppaarraalleelloo..
• EEnn sseerriiee:: llaa tteennssiióónn ddee ssaalliiddaa ssee mmiiddee eenn llaa
rreessiisstteenncciiaa ddee ccaarrggaa..
• EEnn ppaarraalleelloo:: llaa tteennssiióónn ddee ssaalliiddaa ssee ttoommaa eenn llaa
rraammaa ddeell ddiiooddoo..

3. RReeccoorrttaaddoorreess eenn sseerriiee..
t
vi
vi vo
vi vo
vi vo
+
+
+
+
+
vi vo
-
-
v
v
o
t
0
t
v
o0
Con
Con
fuente
fuente
El diodo
cEol ndduiocedo no
conduce
+
-
-
v
Vo 0
t
vo
0
V t
a)
+
-
-
b)
+
-
-
v
c)
d)
Nota: diodos
ideales

4. RReeccoorrttaaddoorreess eenn sseerriiee..
• aa)) vvii >> 00VV DD ccoonndduuccee,, vvoo==vvii
vvii<< 00VV DD nnoo ccoonndduuccee,, vvoo==00vv
v
o
t
0
+
+
vi vo
-
-
a)
t
vi

5. Recortadores eenn ppaarraalleelloo..
+
+
vi vo
-
-
t
vi
v
o0
v
o
t
0
vo
t
V
0
v
o
t
V
0
Con
Con
fuente
fuente
El diodo
cEol ndduiocedo no
conduce
a)
+
+
vi vo
-
-
b)
+
vi
+
-
vo v
-
c)
+
+
-
vo v
-
vi
d)
Nota: diodos
ideales

6. Recortadores eenn ppaarraalleelloo..
c) vi > V D conduce, vo=V
vi < V D no conduce, vo = vi
+
vi
+
-
vo v
-
c)
t
vi
vo
t
V
0
+
vi
+
Con
fuente
--v v + + vv= = 0 0 vv= = V
V -
vo i o o v i o o -
Con
fuente
vvi i << VV

7. ““EELL TTRRAANNSSIISSTTOORR DDEE
UUNNIIOONN BBIIPPOOLLAARR ((BBJJTT))

8. IINNTTRROODDUUCCCCIIOONN
• LLaa ppaallaabbrraa ttrraannssiissttoorr ssee ddeerriivvaa ddee
TTrraannssffeerr RReessiissttoorr oo rreessiisstteenncciiaa ddee
ttrraannssffeerreenncciiaa..
• EEll ttrraannssiissttoorr eess uunn ddiissppoossiittiivvoo
eelleeccttrróónniiccoo sseemmiiccoonndduuccttoorr qquuee ssee
ccoommppoorrttaa ccoommoo uunnaa rreessiisstteenncciiaa
vvaarriiaabbllee qquuee ddeeppeennddee ddee uunnaa sseeññaall
eellééccttrriiccaa ddee ccoonnttrrooll,, qquuee aall vvaarriiaarr eell vvaalloorr
ddee llaa sseeññaall ddee ccoonnttrrooll vvaarrííaa llaa ccaannttiiddaadd
ddee ccoorrrriieennttee qquuee ppaassaa ppoorr eell ttrraannssiissttoorr..

9. TTiippooss ddee ttrraannssiissttoorreess
BJT PNP
NPN
FET
Canal P
Canal N
JFET
MESFET
MOSFET
Canal N Canal P
Canal N
Empobrecimiento
Enriquecimiento
Canal P
Canal N
BJT:Transistores bipolares de unión.
FET: Transistores de efecto de campo.
JFET: Transistores de efecto de campo de unión.
MESFET: Transistores de efecto de campo de metal semiconductor.
MOSFET: Transistores de efecto de campo de metal-oxido-semiconductor.

10. AAPPLLIICCAACCIIOONNEESS
 Los transistores se utiliza como
amplificadores de señal.
 Conmutador electrónico,
 Diseño de circuitos digitales
lógicos, memorias de PC y otros.

11. TTrraannssiissttoorreess bbiippoollaarreess BBJJTT
Del inglés "Bipolar Junction Transistor" [BJT]; dispositivo
electrónico de estado sólido consistente en tres capas
semiconductoras, PNP o NPN, que permite controlar el paso
una corriente en función de otra.
CCoonnssttrruucccciióónn ddee DDiiooddooss
Los diodos se construyen uniendo dos tipos distintos de
semiconductores: uno llamado “ttiippoo NN” y el otro “ttiippoo PP”. El
primero constituye eell ccááttooddoo, mientras que el segundo eell
áánnooddoo. Así, el diodo está polarizado directamente cuando el
material tipo P tiene un potencial más positivo que el material
tipo N:
VD
I
D
Símbolo del diodo
+
+A P N C
+ R

12. CCoonnssttrruucccciióónn ddee ttrraannssiissttoorreess BBJJTT
Se utilizan tres capas semiconductoras, con ddooss ddee ttiippoo PP yy uunnaa
ddee ttiippoo NN (transistor PPNNPP), o ddooss ttiippoo NN yy uunnaa ttiippoo PP (transistor
NNPPNN), conformando lo que se conoce como “ttrraannssiissttoorr bbiippoollaarr”,
debido a que su corriente eléctrica están formadas por ddooss ttiippooss
ddee ccaarrggaass,, hhuueeccooss yy eelleeccttrroonneess..
TTiippooss ddee TTrraannssiissttoorreess::
Transistor PNP
P N P
Transistor NPN
E
EMISOR
C
COLECTOR
B BASE
E C
N P N
COLECTOR
BASE
EMISOR
B
Símbolo del transistor
C
E
B
C
E
B
Transistor NPN

13. Transistor NPN
E C
N P N
COLECTOR
BASE
EMISOR
B
CCaappaa ddee EEmmiissoorr:: TTaammaaññoo mmeeddiioo,, ffuueerrtteemmeennttee ddooppaaddaa
ddiisseeññaaddaa ppaarraa eemmiittiirr oo iinnyyeeccttaarr eelleeccttrroonneess..
CCaappaa ddee llaa BBaassee:: CCaappaa ppeeqquueeññoo,, lliiggeerraammeennttee ddooppaaddaa
ddiisseeññaaddaa ppaarraa ppaassaarr eelleeccttrroonneess..
CCaappaa ddeell CCoolleeccttoorr:: TTaammaaññoo ggrraannddee,, mmuuyy ppooccoo
ddooppaaddoo ddiisseeññaaddaa ppaarraa ccoolleeccttaarr eelleeccttrroonneess..

14. TTrraannssiissttoorr BBJJTT
44 mmooddooss ddee ooppeerraacciióónn en función de la polarización de las
2 uniones p-n BJT npn

15. Z. Directa
SATURACIÓN
DIRECTA
Z.Inversa
SATURACIÓN
INVERSA
CORTE
CORTE

16. PPoollaarriizzaacciióónn ddee llooss ttrraannssiissttoorreess
Un transistor puede pensarse como compuesto por dos
diodos: el ddiiooddoo EEmmiissoorr--BBaassee y el ddiiooddoo BBaassee--CCoolleeccttoorr.
La forma normal de alimentar un transistor es aplicando
una ppoollaarriizzaacciióónn ddiirreeccttaa a la unión o juntura Emisor-
Base y una ppoollaarriizzaacciióónn iinnvveerrssaa a la juntura Base-
Colector:
E C
P N P
B
+ +
E C
N P N
B
+ +
Transistor PNP Transistor NPN
Polarización
Directa
Polarización
Inversa

17. PPoollaarriizzaacciióónn ddee llooss ttrraannssiissttoorreess
Aunque podría pensarse que ambos terminales pueden operar
indistintamente uno de otro, no es así, ya que la capa
semiconductora utilizada en el Colector está especialmente
preparada para manejar una gran corriente, a pesar de estar
polarizada inversamente.
Llamando VEE al voltaje aplicado a la unión Emisor-Base, y
VCC al aplicado a la unión Base-Colector, la circulación de
corriente para un transistor PNP será:
E C
P N P
B
+ +
VCC
VEE
IE
IB
IC
E B C I = I + I

18. PPoollaarriizzaacciióónn ddeell ttrraannssiissttoorr
Esta es la configuración más típica de un transistor, y se
muestra en el siguiente circuito esquemático para un Tr. NPN:
C
E
B
IB
IC
IE
Para analizar el efecto que tiene la polarización sobre este
circuito, pueden determinarse las características de entrada-salida.

19. TTrraannssiissttoorreess bbiippoollaarreess..
CCoonnffiigguurraacciioonneess
•Un terminal es común a entrada y salida.
•De los tres terminales que tiene un transistor,
dos actúan como terminales de entrada
(•cDoonst rdoel) .los tres terminales actúan como
terminales de salida.
is
+
-
Ve Vs
Salida
ie
+
-
Entrada Cuadripolo

20. TTrraannssiissttoorreess bbiippoollaarreess..
II C E
TTeeccnnoollooggííaa EElleeccttrróónniiccaa
CCoonnffiigguurraacciioonneess
EMISOR
COMÚN
BBAASSEE CCOOMMÚÚNN EMISOR
COMÚN
Emisor (N) Colector (N)
B
V (P) EB VCB
VCE
C
E
B
VBE
IB
IC

21. Configuración ddee BBaassee CCoommúúnn
SSee llee ddeennoommiinnaa ccoonnffiigguurraacciióónn ddee BBaassee
ccoommúúnn ddeebbiiddoo aa qquuee llaa bbaassee eess ccoommúúnn oo
hhaaccee rreeffeerreenncciiaa aa llaass tteerrmmiinnaalleess ttaannttoo ddee
eennttrraaddaa ccoommoo ddee ssaalliiddaa,, eenn eessttee,, eess
ccoommúúnn ttaannttoo aa llaa tteerrmmiinnaall ddee EEmmiissoorr ccoommoo
aa llaa ddee ccoolleeccttoorr..

22. CCoonnffiigguurraacciióónn eenn BBaassee ccoommúúnn
CCuurrvvaass ccaarraacctteerrííssttiiccaass
CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee eennttrraaddaa CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee ssaalliiddaa

24. Configuración ddee EEmmiissoorr CCoommúúnn
SSee llee ddeennoommiinnaa ccoonnffiigguurraacciióónn ddee EEmmiissoorr
ccoommúúnn ddeebbiiddoo aa qquuee eell EEmmiissoorr eess ccoommúúnn
oo hhaaccee rreeffeerreenncciiaa aa llaass tteerrmmiinnaalleess ttaannttoo ddee
eennttrraaddaa ccoommoo ddee ssaalliiddaa,, eenn eessttee,, eess
ccoommúúnn ttaannttoo aa llaa tteerrmmiinnaall ddee bbaassee ccoommoo aa
llaa ddee ccoolleeccttoorr..

25. TTrraannssiissttoorreess bbiippoollaarreess
CCoonnffiigguurraacciióónn eenn eemmiissoorr ccoommúúnn
Para controlar IC,
debemos tener una
corriente IB que
C
será proporcionada
La corriente
por VBE de entrada es
I(controla la
B corriente de
E
salida I)
CLa corriente
de salida es
IC
La tensión de
salida es VCE
Configuración “emisor común”
en activa
TTeeccnnoollooggííaa EElleeccttrróónniiccaa
VCE
IE
IC
El terminal
común es el
emisor
IB VBE
Configuración “emisor común”
en activa
B
El terminal
común es el
emisor
Para controlar IC,
debemos tener una
corriente IB que
será proporcionada
por VBE
La corriente
de entrada es
IB (controla la
corriente de
salida IC)
La tensión de
entrada es VBE
La tensión de
entrada es VBE
La corriente
de salida es
IC
La tensión de
salida es VCE

26. CCoonnffiigguurraacciióónn eemmiissoorr ccoommúúnn
Amplificador ddee ppoollaarriizzaacciióónn uunniivveerrssaall
El esquema del circuito es el que se muestra a continuación:
El circuito está conformado
por un divisor resistivo,
compuesto por RR11 y RR22
(conectado a la base del
transistor) y una resistencia
RREE (conectado al emisor).
En este caso, se define la
rreeccttaa ddee ccaarrggaa por:
( ) C CE C C E E »V + I R + R
EC
RR 1 2
RE RC

27. CCuurrvvaass ccaarraacctteerrííssttiiccaass
Características
de colector
REGION ACTIVA
AMPLIF.
LINEAL
IC [mA]
REGIÓN DE SATURACIÓN
REGIÓN DE CORTE
Características
de base
VCE =1V
VCE =10V
VCE =20V
0,4 0,6 0,8
VBE [V]
IB [mA]
0,2
80
60
40
20
0
0
VCE 0 5 10 15 20 [V]
0
8
6
4
2
IB =90mA
IB =70mA
IB =50mA
IB =30mA
IB =10mA
IB =0mA
CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee eennttrraaddaa CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee ssaalliiddaa

28. CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee ssaalliiddaa ddee uunn
ttrraannssiissttoorr NNPPNN eenn EEmmiissoorr CCoommúúnn
• Tres zonas: activa, ssaattuurraacciióónn yy ccoorrttee
• AAccttiivvaa:: ccoorrrreessppoonnddee aa llaa ppaarrttee lliinneeaall ddee llaass
ccaarraacctteerrííssttiiccaass.. EEnn eellllaa ssee vveerriiffiiccaa:: IICC==ββIIBB,, eell ttrraannssiissttoorr
ssee ccoommppoorrttaa ccoommoo uunnaa ffuueennttee ddee ccoorrrriieennttee ccoonnttrroollaaddaa
ppoorr ccoorrrriieennttee,, eess uunn aammpplliiffiiccaaddoorr..
• SSaattuurraacciióónn:: EEss llaa zzoonnaa aa llaa iizzqquuiieerrddaa ddeell ccooddoo ddee
llaass ccaarraacctteerrííssttiiccaass.. EEnn eellllaa:: IICC << ββIIBB.. VVCCEE eess ddee uunnaass
ddéécciimmaass ddee vvoollttiioo.. LLaa uunniióónn BB--EE yy llaa uunniióónn CC--BB ddeebbeenn
eessttaarr ppoollaarriizzaaddaass eenn ddiirreeccttaa.. EEll ttrraannssiissttoorr ssee
ccoommppoorrttaa ccoommoo uunnaa rreessiisstteenncciiaa..
• CCoorrttee:: EEll ttrraannssiissttoorr eessttáá ccoorrttaaddoo,, IIBB==00,, IICC==00,, IIEE==00

29. TTrraannssiissttoorr NNPPNN
ZZoonnaass ddee ffuunncciioonnaammiieennttoo
activa
N
VCB > 0
VBE > 0
IC = b·IB
IB
IC
VCB
P
N
VBE IE
V
R
corte
IC = 0, IE
= 0 IB = 0
V
VCB N
N
P
VBE
R
saturació
n
VCB < 0 VBE >0
VCE » 0
IC< β IB
IE
IB
IC
VCB N
N
P
VBE
R
V

30. Curvas ddee ssaalliiddaa yy rreeccttaa ddee
ccaarrggaa.. TTrraannssiissttoorr NNPPNN..
IB= 400mA
IB= 300mA
IB= 200mA
IB= 100mA
IB=0mA
CCuurrvvaass ddee ssaalliiddaa
IC [mA]
VCE [V] 0
40
30
20
2 4 6
10
10 K
2 V
6 V
IC
IB
C
B
E
VCE
Aplicando la ley de tensiones de
Kirchhoff a la malla de salida:
-VCE+I.RC+6V = 0
I=-IC 6V= VCE+IC.RC
VCE= 0V IC= 6V/200Ω =30mA
IC = 0 VCE = 6V
Aplicando la ley de tensiones de
Kirchhoff a la malla de salida:
-VCE+I.RC+6V = 0
I=-IC 6V= VCE+IC.RC
VCE= 0V IC= 6V/200Ω =30mA
IC = 0 VCE = 6V
RReeccttaa ddee ccaarrggaa
ββ ==110000
PPttoo.. ddee ttrraabbaajojo
200 Ω
I

31. PPuunnttoo ddee ttrraabbaajjoo..
• SSee llllaammaa ppuunnttoo ddee
ttrraabbaajjoo ddeell ttrraannssiissttoorr aa
ccuuaallqquuiieerr ppttoo.. ddee llaa rreeccttaa
ddee ccaarrggaa eenn eell qquuee ssee
eennccuueennttrree ttrraabbaajjaannddoo eell
ttrraannssiissttoorr..
200 Ω
10 K
2 V
6 V
IC
IB
C
B
E
VCE
0,2mA
I 2V
10K
= × = × =
Si el transistor está en activa : I β I 100 0,2mA 20mA
C B
Veremos el valor de V : -V I R 6 0
- × =
6V 20mA 0,2K 2V
0V V 6V transistor en activa.
El pto. de trabajo es I 20mA, I 0,2mA, V 2V
C B CE
CE
CE CE C C
B
= = =
< < Þ
- × + =
= =
V

32. PPuunnttoo ddee ttrraabbaajjoo
• SSee llllaammaa ppuunnttoo ddee ttrraabbaajjoo ddeell ttrraannssiissttoorr aa ccuuaallqquuiieerr
ppttoo.. ddee llaa rreeccttaa ddee ccaarrggaa eenn eell qquuee ssee eennccuueennttrree
ttrraabbaajjaannddoo eell ttrraannssiissttoorr..
IB= 400mA
IB= 300mA
IB= 200mA
IB= 100mA
IB=0mA
IC [mA]
Recta de
carga
VCE [V] 0
40
30
20
2 4 6
10
Recta de
carga
PPttoo.. ddee ttrraabbaajojo

33. Relaciones eennttrree bbeettaa yy aallffaa
Se cumplen las siguientes relaciones:
E B C C E I = I + I ; I =a I
El factor “a” se conoce como “ggaannaanncciiaa ddee ccoorrrriieennttee
ccoonnttiinnuuaa eenn bbaassee ccoommúúnn”. ( 0.9 – 0.998)
De las expresiones anteriores se deduce que (despreciando la
corriente de inversa de polarización):
a a a =
C E B C C B B I I I I I I b I
-
a
= = + Þ =
1
( )
B
C I
b = I
El factor “b” se conoce como “ggaannaanncciiaa ddee ccoorrrriieennttee
ccoonnttiinnuuaa eenn eemmiissoorr ccoommúúnn”, y en las especificaciones
técnicas se lo suele denominar “hhFFEE”.(Puede tener un rango de
50 a mas de 400)

34. LLiimmiitteess ddee ooppeerraacciióónn
• PPaarraa ccaaddaa ttrraannssiissttoorr hhaayy uunnaa rreeggiióónn ddee
ooppeerraacciióónn ssoobbrree llaass ccaarraacctteerrííssttiiccaass,, llaass
ccuuaalleess aasseegguurraann qquuee nnoo ssee rreebbaasseenn llooss
vvaalloorreess mmááxxiimmooss yy qquuee llaa sseeññaall ddee ssaalliiddaa
ccoonn uunnaa ddiissttoorrssiióónn mmíínniimmaa..
• TTooddooss llooss lliimmiitteess ddee ooppeerraacciióónn ppaarraa uunn
ttrraannssiissttoorr ssee ddeeffiinneenn eenn llaass hhoojjaass ddee
eessppeecciiffiiccaacciioonneess..

35. LLíímmiitteess ddee ooppeerraacciióónn
Transistor como
conmutador
Para cada transistor,
existe una zona de
operación, dentro de
la cual debe trabajar,
para que exhiba una
distorsión mínima.
En la siguiente
característica se
muestra un aspecto de
lo indicado:
REGIÓN DE SATURACIÓN
ZONA DE
RECHAZO
ZONA DE
TRABAJO
COMO AMPLIFICADOR
0 5 10 15 20
REGIÓN DE CORTE
IC [mA]
8
6
4
2
0
IB =90mA
IB =70mA
IB =50mA
IB =30mA
IB =10mA
IB =0mA
PCmáx
VCEmáx
VCE [V]
ICmáx
ICEO
VCEsat

36. LLíímmiitteess ddee ooppeerraacciióónn
Todos los límites de operación para un transistor vienen
definidos en sus hojas de especificaciones técnicas. Entre las
más relevantes pueden citarse:
• ccoorrrriieennttee mmááxxiimmaa ddee ccoolleeccttoorr: Normalmente figura en las
especificaciones como “corriente continua de colector.
• vvoollttaajjee mmááxxiimmoo eennttrree ccoolleeccttoorr yy eemmiissoorr,, VVCCEEOO: Indica el voltaje
máximo permitido entre el colector y el emisor, cuando la base
está desconectada o polarizada inversamente.
• VVCCEE mmíínniimmoo: Indica el voltaje VVCCEEssaatt o voltaje mínimo que se puede
aplicar para no caer en la zona de saturación.
• PPCC mmááxx: Representa la máxima potencia de disipasión del colector
(y define la curva azul de la gráfica anterior).