Este documento introduce el transistor como tercer dispositivo electrónico. Explica que un transistor es un semiconductor que funciona como amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Describe los tipos de transistores bipolares y de efecto de campo, y analiza las configuraciones típicas del transistor bipolar como emisor común, base común y colector común. También presenta ejemplos del uso del transistor para manipular el flujo eléctrico.

1. San Cristóbal, Julio de 2011 Clase Nº 10: Análisis de Circuitos Electrónicos Parte III: Transistores Material Digital preparado por: Miguel Vera Universidad de Los Andes-Táchira Departamento de Ciencias Cátedra: Electrónica Prof. Miguel Vera

2. I N T R O D U C C I Ó N En esta clase se introduce el tercer dispositivo electrónico denominado Transistor. Esta sesión de trabajo se dedicará a describir el Transistor, a analizar circuitos en los que este tipo de dispositivo actúa como componente principal, obtener su función de transferencia y utilizar su modelo físico-matemático para la resolución de problemas.

4. COMPONENTE ELECTRÓNICO Nº 3: Transistor,

5. Descripción de un Transistor : El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, teléfonos móviles, etc.

6. Tipos de Transistores Transistor de unión bipolar El transistor de unión bipolar, o BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de Galio, que tienen cualidades de semiconductores. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP. La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).

7. Tipos de Transistores Transistor de unión bipolar La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor esta mucho más contaminado que el colector). El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.

8. Curvas Características de un Transistor BJT

9. Curvas Características de un Transistor BJT

10. Recta de Carga de un Transistor BJT

12. Tipos de Transistores Transistor de unión unipolar También llamado de efecto de campo de unión (JFET). Lo forma una barra de silicio de tipo N o P. En los terminales de la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto de campo tipo N de la forma más básica.Si se difunden dos regiones P en una barra de material N y se conectan externamente entre sí, se producirá una puerta. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al otro drenador. Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor y conectando a puerta al surtidor, estableceremos una corriente, a la que llamaremos corriente de drenador con polarización cero. Con un potencial negativo de puerta, cesa la conducción en el canal.

13. Configuraciones Típicas de BJT El comportamiento del transistor se puede ver como dos diodos, uno entre base y emisor, polarizado en directo y otro diodo entre base y colector, polarizado en inverso. Esto quiere decir que entre base y emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de un diodo, es decir 0,6 a 0,8 V para un transistor de silicio y unos 0,4 para el germanio. En el colector tendremos una corriente proporcional a la corriente de base: IC = β IB, es decir, ganancia de corriente cuando β>1. Para transistores normales de señal, β varía entre 100 y 300.

14. Configuraciones Típicas de BJT Emisor común. La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta a las masas o “tierras” tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia tanto de tensión como de corriente y alta impedancia de entrada

15. Configuraciones Típicas de BJT Base común. La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia sólo de tensión. La impedancia de entrada es baja y la ganancia de corriente algo menor que uno, debido a que parte de la corriente de emisor sale por la base. La base común se suele utilizar para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrófonos dinámicos.

16. Configuraciones Típicas de BJT Colector común. La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor. El colector se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia de corriente, pero no de tensión que es ligeramente inferior a la unidad. Esta configuración multiplica la impedancia de salida por 1/β.

17. Ejemplo1:Transistor como Manipulador del Flujo eléctrico

18. Ejemplo1:Transistor como Manipulador del Flujo eléctrico Datos : Vcc = 12 V Carga= 12V, 1.2W B= 200 Vbe=0.7v Solución : us en la posición A De la fórmula de Potencia: P = VxI. Despejando I se obtiene: I = Ic = P/V = 1.2 watts / 12 v = 100 mA Ib = Ic/B = 100 mA/200 = 0.5 mA. Esta es la corriente de base necesaria para que el transistor se sature y encienda el bombillo. Para calcular Rb se hace una malla en el circuito de la base: 12 V = Rb x Ib + Vbe Rb = (12–0.7)/Ib = 11.3 V/0.5 mA = 2260 ohmios. Para efectos prácticos Rb = 2.2 K Para que el Transistor entre en Corte basta conectar Rb a Tierra. us B

19. Ejemplo2:Transistor como Manipulador del Flujo eléctrico

20. Ejemplo2:Transistor como Manipulador del Flujo eléctrico

21. Ejemplo3:Transistor como Manipulador del Flujo eléctrico

22. Ejemplo4:Transistor funcionando en la región activa R B 5v 2.2k 10v