El documento detalla el funcionamiento y características de los transistores bipolares, incluyendo los tipos NPN y PNP. Se explican sus aplicaciones, el principio de funcionamiento, las características eléctricas y la polarización. Además, se destacan las diferencias entre ambos tipos, enfatizando que los transistores NPN son más utilizados debido a su mayor velocidad y mejor rendimiento.

1. COMPONENTES ELECTRÓNICOS: EL TRANSISTOR BIPOLAR Introducción: definición y tipos de transistores Principio de funcionamiento del transistor bipolar Transistor tipo PNP Transistor tipo NPN Características eléctricas de un transistor bipolar Conclusiones CURSO: ELECTRÓNICA BÁSICA UNIDAD III. EL TRANSISTOR BIPOLAR

2. TRANSISTORES Este es el primer componente que tiene tres terminales. Funciona como un interruptor controlado por la corriente que entra por una de su s “patas” Los más utilizados son los de unión o BJT, cuyos terminales se llaman base (b), emisor (e) y colector (c) En la imagen puedes ver el primer transistor y sus creadores. N + P N - C E B

3. TIPOS DE TRANSISTORES BIPOLARES NPN PNP EFECTO DE CAMPO (FET) UNIÓN METAL-OXIDO-SEMICONDUCTOR CANAL N (JFET-N) CANAL P (JFET-P) CANAL N (MOSFET-N) CANAL P (MOSFET-P) TRANSISTORES FET : Field Effect Transistor UJT: Uni-Juntion Transistor CANAL N (UJT-N) CANAL P (UJT-P) UNIPOLAR (UJT) TRANSISTORES DE POTENCIA

4. POLARIZACIÓN Y CIRCUITOS EQUIVALENTES Equivalente de diodos

5. POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR Corriente base-emisor Corriente colector-emisor

6. ZONAS DE OPERACIÓN: CORTE, ACTIVA Y SATURACIÓN Transistor en corte Transistor en activa Transistor en saturación

7. Polarización con una fuente

8. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR P N N P + - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + Concentración de huecos

9. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR P P Si la zona central es muy ancha el comportamiento es el dos diodos en serie: el funcionamiento de la primera unión no afecta al de la segunda N

10. N FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR P P El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula entre los otros dos terminales (emisor y colector): EFECTO TRANSISTOR

11. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR El terminal de base actúa como terminal de control manejando una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector. El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del colector: emisor y colector no son intercambiables Emisor Base Colector Transistor PNP N P P

12. P PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR N N Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo que la corriente se debe mayoritariamente al movimiento de electrones. En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor, colector y base circula en sentido opuesto a la de un PNP. Transistor NPN

13. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las características del transistor NPN sean mejores que las de un PNP de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean en mayor número de aplicaciones. Emisor Base Colector Transistor NPN Transistor NPN P N N

14. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR + - + - V CE I C V BE I B En principio necesitamos conocer 3 tensiones y 3 corrientes: I C , I B , I E V CE , V BE , V CB En la práctica basta con conocer solo 2 corrientes y 2 tensiones. Normalmente se trabaja con I C , I B , V CE y V BE . Por supuesto las otras dos pueden obtenerse fácilmente: I E = I C + I B V CB = V CE - V BE Transistor NPN I E + - V CB I B = f(V BE , V CE ) Característica de entrada I C = f(V CE , I B ) Característica de salida

15. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR + - + - V CE I C V BE I B Transistor NPN Entre base y emisor el transistor se comporta como un diodo. La característica de este diodo depende de V CE pero la variación es pequeña. I B = f(V BE , V CE ) Característica de entrada V BE I B  V CE

16. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR + - + - V CE I C V BE I B I C = f(I B , V CE ) Característica de salida Transistor NPN La corriente que circula por el colector se controla mediante la corriente de base I B . I B V CE I C

17. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR: LINEALIZACIÓN Transistor NPN: Linealización de la característica de salida V CE (V) I C (mA) El parámetro fundamental que describe la característica de salida del transistor es la ganancia de corriente  . I B ( μ A) 1 2 100 200 300 400 10 20 30 40 0 Zona de saturación Zona de corte Zona activa: I C =  ·I B + - + - V CE V BE I B I C

18. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR Transistor NPN: linealización de la característica de entrada La característica de entrada corresponde a la de un diodo y se emplean las aproximaciones lineales vistas en el tema anterior. + - + - V CE V BE I B I C V BE I B  V CE Ideal

19. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR Transistor NPN: zonas de funcionamiento del transistor ideal + - + - V CE V BE I B I C V CE I C I B + - + - V CE V BE I B I C  ·I B Zona activa + - + - V CE =0 V BE I B I C I C <  ·I B Zona de saturación + - + - V CE V BE I B I C =0 Zona de corte

20. FUNCIONAMIENTO EN CONMUTACIÓN DE UN TRANSISTOR NPN 12 V 12 V 36 W 3 A I Sustituimos el interruptor principal por un transistor. La corriente de base debe ser suficiente para asegurar la zona de saturación. Ventajas: No desgaste, sin chispas, rapidez, permite control desde sistema lógico. Electrónica de Potencia y Electrónica digital 12 V 12 V 36 W 3 A I  = 100 40 mA I B = 40 mA 4 A I C V CE 3 A PF (OFF) 12 V PF (ON) ON OFF

21. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR + - + - V EC I C V EB I B Transistor PNP Las tensiones y corrientes van en sentido contrario a las de un transistor NPN. Entre emisor y base se comporta como un diodo. La corriente por la base es saliente. I B = f(V BE , V EC ) Característica de entrada V EB I B  V EC

22. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR I C = f(I B , V CE ) Característica de salida Transistor PNP La corriente que circula por el colector es saliente y se controla mediante la corriente de base I B . I B + - + - V EC V EB I B I C V EC I C

23. FUNCIONAMIENTO EN CONMUTACIÓN DE UN TRANSISTOR PNP 12 V 12 V 36 W 3 A I 12 V 12 V 36 W 3 A I  = 100 40 mA I B = 40 mA 4 A I C V EC 3 A PF (OFF) Al igual que antes, sustituimos el interruptor principal por un transistor. La corriente de base (ahora circula al reves) debe ser suficiente para asegurar la zona de saturación. 12 V PF (ON) ON OFF

24. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR Características reales (NPN) Característica de Entrada Característica de Salida

25. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR I C-MAX Corriente máxima de colector V CE-MAX Tensión máxima CE P MAX Potencia máxima V CE-SAT Tensión C.E. de saturación H FE   Ganancia I CMAX P MAX V CE-MAX SOAR Área de operación segura ( Safety Operation Area ) I C V CE Características reales: datos proporcionados por los fabricantes C E B

26. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR V CE = 1500 I C = 8 H FE = 20

27. MONTAJES Amplificador de sonido Control de velocidad de un motor

28. MONTAJES Control de temperatura con NTC

29. MONTAJES EN SIMULADOR EWB.

30. MONTAJES EN SIMULADOR EWB. Entrada ( Señal Roja ) y Salida ( Señal Azul ) vista en el osciloscopio

31. Un transistor bipolar está formado por dos uniones PN. Para que sea un transistor y no dos diodos deben de cumplirse dos condiciones: La zona de Base debe ser muy estrecha. El emisor debe de estar muy dopado. Generalmente, el colector está muy poco dopado y es mucho mayor. Sobre el uso del transistor como amplificador se profundiza en Electrónica Analógica. Como se ha visto ambos transistores bipolares son bastante intercambiables y constructivamente similares. Solamente se diferencian en la rapidez: El transistor NPN funciona básicamente con electrones mientras que el PNP lo hace con huecos (Mayoritarios del emisor en cada caso). Reacuérdese que la movilidad de los electrones es mayor que la de los huecos, es decir, el transistor NPN es mas rápido que le PNP en igualdad de condiciones. CONCLUSIONES