MATERIAL DIDÁCTICO 4º ESO

1. MATERIAL DIDÁCTICO 4ºESO
ELECTRÓNICA BÁSICA
TRANSISTORES
DEPARTAMENTO DEL TENOLOGÍA
IES BERNARDINO DEL CAMPO
ALBACETE

2. ÍNDICE
ESTRUCTURA DEL TRANSISTOR. .......................................................................................11
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR. .....................................................................................22
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR. ...............................................................................33
3.1. ZONA DE CORTE.....................................................................................................................44
3.2. LA ZONA ACTIVA. .................................................................................................................45
3.3. LA ZONA DE SATURACIÓN..................................................................................................56
CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL TRANSISTOR. ..............................................................57
MÉTODO GRÁFICO PARA RESOLVER CIRCUITOS CON TRANSISTORES. .....................68
ENCAPSULADOS DE LOS TRANSISTORES. .......................................................................89
110

3. ESTRUCTURA DEL TRANSISTOR
Bernardino del Campo 1
1 ESTRUCTURA DEL TRANSISTOR.
El transistor está formado por la unión de tres capas de material semiconductor, de tipo P y tipo N,
dispuestas de forma alternada (en forma de sándwich). Según la disposición de estas capas, podemos
tener dos tipos de transistores:
- Transistor PNP.
- Transistor NPN. Son los más utilizados.
Cada una de las tres partes que constituyen el transistor se conecta a un terminal metálico
que permitirá conectarlo a un circuito. Todo el conjunto se recubre con un encapsulado protector,
que puede adoptar diversas formas y estar fabricado de materiales diversos (plásticos, metal ...). Por
tanto, el transistor es un dispositivo de tres terminales, que reciben los nombres de emisor, base y
colector.
Podemos considerar el transistor constituido por dos diodos:
- Uno formado por la unión emisor-base.
- Otro por la unión base-colector.
Esta peculiar estructura constituye la base de funcionamiento del transistor, pues el terminal
de base controla el paso de corriente eléctrica entre el colector y el emisor.
En el dibujo la flecha indica la dirección de la corriente que circula a través del emisor: en un
transistor NPN es saliente, mientras que en un transistor PNP va en sentido contrario, es decir, hacia
dentro del dispositivo y, por consiguiente, la flecha se dibuja al revés.
Por el transistor circulan un conjunto de corrientes eléctricas cuyas direcciones y sentidos,
para un transistor NPN, son:

4. POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
2 José y Guille
- IB = intensidad de corriente de base.
- IC = intensidad de corriente de colector
- IE = intensidad de corriente de emisor.
Se observa que las corrientes de base y de colector entran en el transistor, mientras que la corriente
de emisor sale del dispositivo; en consecuencia, podemos establecer la siguiente relación:
IE = IB + IC
Si conocemos dos de las corrientes del transistor, la expresión nos permitirá calcular la
tercera.
Entre los terminales del transistor se generan las siguientes caídas de tensión:
- VCE = tensión colector-emisor.
- VBE = tensión base-emisor.
2 POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR.
La acción de polarizar un transistor consiste en conectarlo a un circuito exterior, llamado
circuito de polarización, que está formado por un conjunto de generadores y resistencias.
Al conectar el transistor al circuito de polarización se establecen los valores de corriente y
voltaje requeridos en los terminales del dispositivo (VBE, VCE, IB, IC, IE). Dichos valores constituyen el
llamado punto de trabajo del transistor y, su valor dependerá de las magnitudes de las resistencias y
de los generadores conectados. El circuito de polarización del transistor más sencillo está formado
por dos generadores:
- Uno de ellos proporciona la tensión de base VBB.
- El otro proporciona la tensión de colector VCC.

5. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR
Bernardino del Campo 3
Si el transistor es de tipo NPN, los polos positivos de cada generador se conectan a la base y al
colector; y los polos negativos, al emisor. Si el transistor fuera de tipo PNP, los polos negativos de
cada generador se conectaría a la base y al colector, y los polos positivos al emisor. En cualquier caso,
el terminal
emisor se conecta de forma común a ambos generadores, por lo que este tipo de conexión se
denomina configuración en emisor común.
El circuito de polarización suele incluir al menos dos resistencias, cuya finalidad es limitar las
corrientes que circulan por la base y el colector, y que reciben los nombres:
- RB = resistencias de base.
- RC= resistencias de carga.
Si observamos el circuito de polarización del transistor en emisor común, podemos diferenciar
dos circuitos, que tienen el mismo emisor y que denominaremos circuito de base y circuito de
colector.
Usando un transistor NPN se cumplen las siguientes relaciones:
- Circuito de base:
VBB – VBE
VBB = VBE + IB · RB IB = --------------------
RB
- Circuito de colector:
VCC - VBE
VCC = VCE + IC · RC IC = ---------------------
RC
3 FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR.
La propiedad fundamental que presenta el transistor es que permite controlar el paso de la
corriente eléctrica entre el colector y el emisor mediante la corriente de base, por lo tanto, se
comporta como un interruptor controlado por corriente.

6. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR
4 José y Guille
- Si la corriente de base es nula o muy pequeña, el transistor no conducirá y se comportará
como un interruptor abierto, que impide el paso de corriente entre el colector y el
emisor.
- Cuando la corriente de base alcance el valor adecuado, el transistor conducirá la corriente
y se comportará como un interruptor cerrado, permitiendo el paso de corriente eléctrica
entre el colector y emisor.
Dependiendo de la magnitud de la corriente de base, podemos considerar tres zonas de
funcionamiento del transistor: zona de corte, zona activa y zona de saturación.
3.1. ZONA DE CORTE.
Se caracteriza porque el transistor no conduce la corriente y se comporta como un
interruptor abierto. Está situación se produce cuando la intensidad de la corriente de base IB es nula o
muy pequeña.
El valor de la corriente de base IB dependerá, a su vez, del valor de VBE. No hemos de olvidar
que se puede considerar que el transistor está formado por dos diodos, y que para que exista
conducción en un diodo es necesario que se supere su voltaje o tensión umbral (en este caso, el
voltaje umbral del diodo formado por la unión base-emisor). En consecuencia, cuando VBE < VUMBRAL,
la corriente eléctrica que circula por la base será demasiado pequeña para que sea posible la
conducción a través del transistor.
En el caso de transistores de silicio, este valor umbral es de 0’7 v, Por tanto, si VBE < 0’7 v, el
transistor de silicio estará en estado de corte.
3.2. LA ZONA ACTIVA.
Se caracteriza porque el transistor conduce la corriente eléctrica parcialmente. Esta situación
se produce cuando la intensidad de la corriente de base IB ha alcanzado el valor suficiente para hacer
posible el paso de corriente entre el colector y el emisor (es decir, se ha superado la tensión umbral
necesaria para el diodo formado por la unión base-emisor conduzca la corriente).
En la zona de funcionamiento activa, la corriente eléctrica que circula por el colector está
relacionada con la corriente de base a través de la siguiente expresión:
IC = β · IB
El factor β es un número mayor que 1 (en la práctica suele superar el valor 100), de forma que
la corriente de colector de salida será mayor que la corriente de base de entrada. En consecuencia,
en la zona activa el transistor no sólo conduce, sino que además se comporta como un amplificador
de corriente.
El factor β se denomina ganancia de corriente del transistor y expresa la capacidad de
amplificación del dispositivo. Es característico del transistor y es un dato que suele proporcionar el
fabricante.
En este caso, una vez conocida IC, podemos calcular el valor de VCE a partir de la expresión:

7. CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL TRANSISTOR
Bernardino del Campo 5
VCE = VCC – IC · RC
Y obtendremos así el punto de trabajo del transistor.
3.3. LA ZONA DE SATURACIÓN.
El funcionamiento descrito en la zona activa no se mantiene de forma indefinida; si se
aumenta progresivamente el valor de la corriente de base, se alcanza un límite por encima del cual el
transistor llega al llamado estado de saturación. En esta zona de funcionamiento, el transistor
conduce plenamente y se comporta como un interruptor cerrado.
En la zona de saturación no se cumple la relación antes descrita entre IC y IB (IC ≠ β · IB). Se
caracteriza porque el valor de la tensión entre colector y emisor se mantiene fijo. En el caso de
transistores de silicio, VCE (SATURACIÓN) = 0’2 v.
Como VCE es un valor fijo, podemos obtener la corriente de colector a partir de la expresión:
VCC – VCE (SAT)
IC = ----------------------
RC
Este valor de IC en saturación también será fijo, siendo la máxima corriente para dicha polarización.
En muchos circuitos electrónicos el circuito de polarización del transistor se diseña de forma que éste
funcione entre las zonas de corte y de saturación, a modo de interruptor, controlado a través de la
corriente de base) o lo que es lo mismo, de la tensión en la unión base-emisor).
4 CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL TRANSISTOR.
Al igual que en el caso del diodo, el comportamiento de un transistor se suele representar mediante
un conjunto de gráficas, que normalmente proporciona el fabricante del dispositivo. Estas gráficas
reciben el nombre de curvas características del transistor. Son de dos tipos:
- Curvas características de entrada. Representa la corriente de base, I B, en función de VBE,
para distintos valores de VCE.. Dado que la unión base-emisor se comporta como un diodo,
las características de entrada son semejantes a las curvas de un diodo.
- Curvas características de salida. Representan IC en función de VCE, para distintos valores
de IB, lo que supone incorporar una familia de curvas, tal y como aparece en la figura:

8. MÉTODO GRÁFICO PARA RESOLVER CIRCUITOS CON TRANSISTOR
6 José y Guille
Fig. 1 Familia de curvas del transistor
5 MÉTODO GRÁFICO PARA RESOLVER CIRCUITOS CON TRANSISTORES.
Fig. 2 Curvas del transistor
El funcionamiento de un transistor se puede representar mediante sus curvas características. Las
curvas de salida de un transistor típico son muy útiles, puesto que nos van a permitir calcular de
forma sencilla los valores IB; IC, IE, VBE y VCE, que configuran el denominado punto de trabajo de un
transistor.
Para calcular el punto de trabajo, el proceso es el siguiente:
1. Obtención de la corriente de base IB. El parámetro fundamental que va a condicionar el
funcionamiento del transistor es la corriente de base. Dicha corriente se puede calcular de la
siguiente forma:
- Circuito de base:
VBB – VBE
VBB = VBE + IB · RB IB = --------------------
RB
2. Obtención de la corriente de colector IC. Se puede obtener de dos formas:

9. MÉTODO GRÁFICO PARA RESOLVER CIRCUITOS CON TRANSISTOR
Bernardino del Campo 7
- A partir de la relación: IC = β · IB
- A partir de la gráfica que relaciona IC con la IB. Esta gráfica suele ser proporcionada por el
fabricante del transistor, y tiene la forma que aparece en la imagen siguiente. El valor
obtenido IB se lleva a la gráfica y a partir de ella se obtiene IC.
3. Obtención de la tensión colector-emisor VCE. La expresión:
VCE = VCC – IC · RC
Se conoce con el nombre de recta de carga.
Esta recta, dibujada sobre las curvas características de salida del transistor proporciona la
posición del punto de trabajo del dispositivo. Entonces, para dibujar la recta de carga basta conocer
dos puntos de la misma; lo más sencillos es buscar los puntos de corte con los ejes.
· Punto de corte con eje de abscisas (eje OX), para IC = 0;
VCE = VCC – 0 VCE = VCC
La recta corta al eje de abscisas en el punto (VCC , 0).
· Punto de corte con el eje de ordenadas (eje OY), para VCE = 0:
VCC
0 = VCC – IC · RC IC = ----------
RC
VCC
La recta corta al eje de ordenadas en el punto (0, ---------).
RC
Marcamos estos puntos en la gráfica y se dibuja la recta, tal y como se muestra en la figura:

10. ENCAPSULADOS DE LOS TRANSISTORES
8 José y Guille
El punto de corte Q de la recta de carga con la curva característica correspondiente a la
corriente de base IB de trabajo (obtenida en el apartado 1) es el punto de trabajo del transistor.
6 ENCAPSULADOS DE LOS TRANSISTORES.
Los transistores necesitan un encapsulado que los proteja de las condiciones ambientales.
Estos encapsulados pueden ser metálicos, cerámicos o de plásticos.
Cada modelo de transistor se encapsula en un determinado modelo de cápsula que permita
conectar los terminales del transistor al resto del circuito. Los encapsulados más habituales son los
que se muestran a continuación:
Fig. 3 Tipos de encapsulados
Cada transistor dispone de unas características diferentes con relación, fundamentalmente, a
su intensidad máxima por base y por colector, al valor del parámetro de ganancia B y a la potencia
máxima que podrá ser disipada por el transistor. Estos tres factores son los responsables de que se
fabriquen transistores de variadas dimensiones y formas atendiendo a sus características
particulares.

11. TABLA DE FIGURAS
Bernardino del Campo 9
Fig. 1 Familia de curvas del transistor..................................................................................................8
Fig. 2 Curvas del transistor ..................................................................................................................8
Fig. 3 Tipos de encapsulados ............................................................................................................10