Este documento proporciona información básica sobre los transistores. Explica que un transistor está formado por tres capas de material semiconductor dispuestas en forma de sándwich y tiene tres terminales: emisor, base y colector. Describe cómo la corriente de base controla el paso de corriente entre el colector y el emisor, y define las zonas de funcionamiento del transistor: corte, activa y saturación. También cubre la polarización del transistor y las curvas características que representan su comportamiento.
En este trabajo, hemos puesto nuestros conocimientos para mejorar un documento word facilitado por nuestra profesora para lograr darle una mayor formalidad y seriedad al documento.
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(PROYECTO) Límites entre el Arte, los Medios de Comunicación y la Informáticavazquezgarciajesusma
En este proyecto de investigación nos adentraremos en el fascinante mundo de la intersección entre el arte y los medios de comunicación en el campo de la informática.
La rápida evolución de la tecnología ha llevado a una fusión cada vez más estrecha entre el arte y los medios digitales, generando nuevas formas de expresión y comunicación.
Continuando con el desarrollo de nuestro proyecto haremos uso del método inductivo porque organizamos nuestra investigación a la particular a lo general. El diseño metodológico del trabajo es no experimental y transversal ya que no existe manipulación deliberada de las variables ni de la situación, si no que se observa los fundamental y como se dan en su contestó natural para después analizarlos.
El diseño es transversal porque los datos se recolectan en un solo momento y su propósito es describir variables y analizar su interrelación, solo se desea saber la incidencia y el valor de uno o más variables, el diseño será descriptivo porque se requiere establecer relación entre dos o más de estás.
Mediante una encuesta recopilamos la información de este proyecto los alumnos tengan conocimiento de la evolución del arte y los medios de comunicación en la información y su importancia para la institución.
Actualmente, y debido al desarrollo tecnológico de campos como la informática y la electrónica, la mayoría de las bases de datos están en formato digital, siendo este un componente electrónico, por tanto se ha desarrollado y se ofrece un amplio rango de soluciones al problema del almacenamiento de datos.
2. ÍNDICE
1 ESTRUCTURA DEL TRANSISTOR ............................................................................................1
2 POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR..........................................................................................2
3 FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR ...................................................................................2
3.1. ZONA DE CORTE ..........................................................................................................................2
3.2. LA ZONA ACTIVA ..........................................................................................................................2
3.3. LA ZONA DE SATURACIÓN........................................................................................................1
4 CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL TRANSISTOR ................................................................1
5 MÉTODO GRÁFICO PARA RESOLVER CIRCUITOS CON TRANSISTORES ..................2
6 ENCAPSULADOS DE LOS TRANSISTORES ..........................................................................2
3. ESTRUCTURA DEL TRANSISTOR
IES 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 PNP1
.
- Transistor NPN2
. 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 diversasformasyestarfabricadode 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 peculiarestructuraconstituye labase de funcionamientodel transistor,pues el terminal de base
controla el paso de corriente eléctrica entre el colector y el emisor.
Figura 1
En el dibujolaflechaindicaladirecciónde lacorriente que circulaa travésdel emisor:en un transistor
NPN es saliente, mientras que en un transistor PNP va en sentido contrario, es decir, hacia dentro de l
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:
1 Transistor PNP: Positivo-Negativo-Positivo
2 Transistor NPN: Negativo-Positivo-Negativo
4. POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
2 JULIÁN ABELLÁN Y LUIS TÉLLEZ
Figura 2
- IB = intensidad de corriente de base.
- IC = intensidad de corriente de colector
- IE = intensidad de corriente de emisor.
Se observaque 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
requeridosenlosterminalesdel 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. POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
IES BERNARDINO DEL CAMPO 3
Figura 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
generadorse conectaríana labase y al colector,y lospolos 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 circuitode polarizaciónsueleincluiral menosdosresistencias,cuyafinalidadeslimitarlascorrientes
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.
Figura 4
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
6. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR
4 JULIÁN ABELLÁN Y LUIS TÉLLEZ
VCC = VCE + IC · RC IC = ---------------------
RC
3 FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR
La propiedadfundamentalque presentael 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.
- 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 considerarque el transistorestáformadopordosdiodos,yque para que existaconducciónenundiodo
esnecesarioque se supere suvoltaje otensiónumbral (eneste caso,el voltaje umbral del diodo formado por
la uniónbase-emisor).Enconsecuencia,cuando VBE < VUMBRAL, la corriente eléctricaque circulapor la base será
demasiado pequeña para que sea posible la conducción a través del transistor.
En el caso de transistoresde 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 cuandola intensidadde 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 zonade funcionamientoactiva,lacorriente 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 corriente3
.
3 Véase la página 35
7. CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL TRANSISTOR
IES BERNARDINO DEL CAMPO 5
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:
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 valorde lacorriente de base,se alcanzaunlímite 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 valorde la tensiónentre 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 tambiénserá fijo,siendolamáximacorriente paradichapolarización.En
muchoscircuitoselectrónicos el circuito de polarización del transistor se diseña de forma que éste funcione
entre laszonasde corte y de saturación,a modode interruptor,controladoatravés 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 enel caso del diodo, el comportamiento de un transistor se suele representar mediante
un conjuntode gráficas,que normalmenteproporcionael 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
6 JULIÁN ABELLÁN Y LUIS TÉLLEZ
Figura 5
5 MÉTODO GRÁFICO PARA RESOLVER CIRCUITOS CON TRANSISTORES
Figura 6
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
funcionamientodel transistoreslacorriente de base.Dichacorriente 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:
- A partir de la relación: IC = β · IB
9. MÉTODO GRÁFICO
IES BERNARDINO DEL CAMPO 7
- 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.
Figura 7
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, dibujadasobre lascurvascaracterísticas de salidadel transistorproporciona 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, ---------).
Figura 8
10. ENCAPSULADOS DE LOS TRANSISTORES
8 JULIÁN ABELLÁN Y LUIS TÉLLEZ
Marcamos estos puntos en la gráfica y se dibuja la recta, tal y como se muestra en la figura:
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 modelode transistorse encapsulaenun determinado modelo de cápsula que permita conectar
losterminalesdel transistoral resto del circuito. Los encapsulados más habituales son los que se muestran a
continuación:
Figura 9
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 serdisipadaporel transistor.Estostres factores son los responsables de que se fabriquen transistores
de variadas dimensiones y formas atendiendo a sus características particulares.
11. TABLA DE FIGURAS
IES BERNARDINO DEL CAMPO 9
Figura 1 ............................................................................................. 1
Figura 2 ............................................................................................. 2
Figura 3 ............................................................................................. 1
Figura 4 ............................................................................................. 1
Figura 5 ............................................................................................. 2
Figura 6 ............................................................................................. 2
Figura 7 ............................................................................................. 3
Figura 8 ............................................................................................. 3
Figura 9 ............................................................................................. 2