El transistor, como funciona

1. EL TRANSISTOR

2. Fundamentos de Materiales Semiconductores

9. Dispositivo de tres terminales gracias al cual es posible controlar un gran potencia a
partir de una pequeña. En la figura se puede ver un ejemplo cualitativo del
funcionamiento del mismo.
Entre los terminales de colector (C) y emisor (E) se aplica la potencia a regular, y en el
terminal de base (B) se aplica la señal de control gracias a la que controlamos la
potencia.
Con pequeñas variaciones de corriente a través del terminal de base, se consiguen
grandes variaciones a través de los terminales de colector y emisor. Si se coloca una
resistencia se puede convertir esta variación de corriente en variaciones de tensión
según sea necesario.

13. p
r
E
pn
V V0
r
E
Unión no polarizada

14. similar a dos diodos con polarización directa
p
r
E
p
V V0
r
E
IE n IB IC
IB + IC = IE
El transistor polarizado (saturación)

15. p
r
E
pn
V
V0
r
E
IE = IC = IB = 0
similar a dos diodos con polarización inversa
El transistor polarizado (corte)

16. p
r
E
pn
r
E
(P) Emisor (P) Colector(N) Base
IE
InB
IBB
IB
InC
IpB
IC
Transistor polarizado en forma activa
IC  IB

17. (P) Emisor (P) Colector(N) Base
IE
IB
InB
IBB
InC
IC = IpB - IBB +InCIE = IpB + InB IB = -InC + IBB +InB
IC
pBI , huecos que por difusiónIpB
pasan del emisor a la base.
InB, electrones que pasan
de la base al emisor.
IBB, electrones procedentes del
circuito para cubrir las
recombinaciones.
InC, débil corriente de electrones del
colector a la base.

18. Hay 4 variables que dependen el tipo de conexión:
Vsalida, Ventrada, Isalida, Ientrada.
Base común
Variables:
VBE, VCB, IE, IC
E
B
C
Emisor común
Variables:
VBE, VCE, IB, IC
B
E
C B E
C
Colector común
Variables:
VCB, VCE, IB, IE
Configuraciones del transistor

19. IC = f(VCE, IB) Característica de salida
+
-
VCE
+
VBE
-
IB
IE
-
VCB IC
+
IB = f(VBE, VCE) Característica de
entrada

20. RC
VCCIB = 1mA
RB
n
C
B p
n
IC = 99mA
EI = 100 mA
E
1 %
VBB100 %
99 %
 
Ic
99
IE
Configuración en emisor común
RC
RB
VBE V
CC
V
BB
VCE
IC
IB
E
C
B

21. Curva característica de entrada
VBE
IB
0,7 V
RB
VBEVBB
VCE
IC
VCC
E
RC
C
B
IB
VBE = VBB - IB RB
VBE  0,7 V

22. Curva característica de salida
VCE (V)
BI = 20 µA
IB = 40µA
IB = 60µA
IC
(mA)
RC
RB
VBEVBB
VCE
IC
VCC
E
C
B
IB
VCE = VCC - IC RC

23. Variables: V , V , I , IBE CE B C
RB
RC
+VCC
Vsalida
Ventrada
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IBVBE  0,7 V parasilicio
IC =IB
VBE = VBB - IB RB
VCE = VCC - IC RC
IC
IB
Emisor común: variables

25. Equivalente hidráulico del transistor
h1 - h2
Caudal Apertura
h1
h2

26. • En región activa: unión EB con polarización directa, BC con
polarización inversa. Aplicación en amplificación.
• En región de corte: las dos uniones polarizadas inversamente:
circuito abierto.
• En región de saturación: las dos uniones polarizadas
directamente: cortocircuito.
R C
RB
VBE
VCC
VBB VCE
Región de saturación
 Región activa
 Región de corte
 Ruptura
Curvas características del transistor
IB = 0µA
IC(mA)
 

IB = 80µA
IB = 60 µA
IB = 40 µA
IB = 20µA

EC
VCE (V)

27. VBE = -IB RB+ VBB
VBE  0,7V
VCE = VCC - IC RC = 10 - 8,125 = 1,875V
B
B
R 16000
I 
VBB VBE 
2  0,7
 81,25A
Ic = IB = 8,125 mA
V B B (V) V C E (V) Ic (mA) IB (A)
0,7 10 0 0
0,8 9,375 0,625 6,25
0,9 8,75 1,25 12,5
1 8,125 1,875 18,75
1,2 6,875 3,125 31,25
1,4 5,625 4,375 43,75
1,6 4,375 5,625 56,25
1,8 3,125 6,875 68,75
2 1,875 8,125 81,25
2,2 0,625 9,375 93,75
2,3 0 10 100 Saturación
Corte
RC =1 k
RB=16 k
BE VCC=10 V
BBV = 2 V
VCE
 = 100
IC
IB V
Regiónactiva
IC
VCE
VCC = 10V
CC
RC
V
IB1
IB2
IB4
IB3
Q
Q
Q
Línea de carga y punto de Funcionamiento

28. VCE = -IC RC+ VCC
C
C
R
I
VCE

VCC
RC
RB
VBE
VCC
VBB VCEIC
VCE
Q
O
VCE IC RC
VCC
RC
VCC
IB1
IB2
IB4
IB3
Línea de carga y punto de Funcionamiento

29. VCE
IB1
IB2
IB4
IB3
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IB
VCC
RC
IC
VCC
Punto de funcionamiento: IB

30. VCE
IB1
IB2
IB4
IB3
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IB
VCC
RC1
IC
VCC
CC
RC2
V
RC3
VCC
Punto de funcionamiento: RC

31. IB1
IB2
IB4
IB3
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IB
VCC3
VCE
CR
IC
VCC3
VCC2
RC
RC
VCC1
VCC2VCC1
Punto de funcionamiento: VCC

32. B E
B
C
IC
VCEVCC
Si VBB , IB = , IE IC = VCC/RC
zona de saturación
cortocircuito CE VCE = 0
Si VBB = 0 o < 0,7 V, IB = 0,
IE IC  0, VCE = VCC
Zona de corte
circuito abierto VCE = VCC
El transistor como conmutador

33. RB
+VCC
RC
Vsalida
Ventrada
V B B (V) V C E (V) Ic (mA) IB (A)
0,7 10 0 0
0,8 9,375 0,625 6,25
0,9 8,75 1,25 12,5
1 8,125 1,875 18,75
1,2 6,875 3,125 31,25
1,4 5,625 4,375 43,75
1,6 4,375 5,625 56,25
1,8 3,125 6,875 68,75
2 1,875 8,125 81,25
2,2 0,625 9,375 93,75
2,3 0 10 100
Ventrada Vsalida
A Y
Y = notAINVERSOR
Circuito inversor simple

34. IE
IB
P
Emisor
P
Colector
N
Base
IC
RL
A
D
VEB V
E
B
C
mg : transconductancia
VAD = RLIC
(-IC) = gm VEB
L m
EB
 R g
VAD
V
Transistor de unión: amplificador

35. La relación de corrientes de un transistor es
𝑰 𝑬 = 𝑰 𝑪 + 𝑰 𝑩
Donde
𝑰 𝑪 ≈ 𝑰 𝑬 y 𝑰 𝑩 ≪ 𝑰 𝑪
Alfa de un transistor
Es la relación entre la I de colector y la I de Emisor
∝=
𝑰 𝑪
𝑰 𝑬
Beta de un transistor
Es la relación entre la I de colector y la I de Base. Se conoce como ganancia de corriente,
ya que una muy pequeña corriente de base produce una corriente de colector mucho
mas grande
𝜷 =
𝑰 𝑪
𝑰 𝑩
𝑰 𝑪 = 𝜷 + 𝑰 𝑩
Siendo en transistores de 1W entre 100 y 300 y en mas de 1 W (alta potencia) entre20 y
100.

37. en un transistor montado en polarización por resistencia de base se
desea que exista una tensión colector-emisor de 5V, y
una corriente de colector de 50mA. ¿Qué resistencias debemos colocar
si tenemos β = 100 y la tensión de alimentación es de 12V? Vbe = 0,7V.

39. transistor de β = 100 que queremos situar en un punto de reposo con Vce = 5V e
Ic = 50 mA. Deberemos colocar los siguientes valores de resistencia:

41. Polarizar un transistor bipolar implica conseguir que las corrientes y tensiones continuas
que aparecen en el mismo queden fijadas a unos valores previamente decididos.
Es posible polarizar el transistor en zona activa, en saturación o en corte, cambiando las
tensiones y componentes del circuito en el que se engloba.
Se quiere polarizar un transistor bipolar en zona activa. Se ha de
conseguir que sus tensiones y corrientes cumplan las condiciones
de estar en activa: VBE = 0,7V, VCE > 0,2V. Una primera opción
sería usar un circuito como este.
Se puede ver cómo conseguimos polarizar la unión base-emisor
mediante una resistencia (R) conectada a alimentación.
Por la base del transistor circulará una corriente igual a (VCC-
VBE)/R, y en colector-emisor tendremos VCE = VCC > VCEsat.
Un circuito un poco más complejo, y con el que se puede
conseguir polarizar al transistor en las tres regiones de
funcionamiento es el de la figura 18. Vemos que en este caso la
tensión colector-emisor depende directamente de la corriente de
base (VCE=VCC-βIBRC), y dicha corriente se fija actuando sobre la
resistencia de base (IB=(VCC-VBE)/RB).

42. Si queremos que la polarización sea
estable (es decir, que no varíe con
factores externos), se usan redes de
polarización más complejas, que
fijan la tensión en base.

43. Los estados posibles son activa, corte o saturación. En general, a no ser que la experiencia
nos indique lo contrario, supondremos que el transistor está en activa, y a partir de ahí
comenzará la resolución del ejercicio.
Resolución de un circuito
Una vez decidido que suponemos activa, resolvemos el circuito y se pueden presentar
dos casos:
1. que se compruebe que el transistor está en activa, con lo que habremos terminado
2. que las corrientes y tensiones resultantes sean imposibles; en este caso la suposición de
activa será incorrecta, elegiremos otro
estado (corte o saturación), y volveremos a resolver.
En nuestro caso, una vez supuesto activa, el siguiente paso es analizar:
1. de qué datos se dispone, y
2. qué podemos averiguar a partir de dichos datos.

44. Tenemos las diferentes tensiones y corrientes presentes en el circuito. De estas tensiones y corrientes
sólo conocemos 2, que vienen dadas por los datos (recordamos la suposición de activa)

46. Una vez resuelto hemos de comprobar que la suposición hecha al
principio era correcta, es decir, que el transistor efectivamente se
encontraba en activa. Para realizar esta comprobación basta con
observar que todas las corrientes y tensiones obtenidas son coherentes,
y además que se verifica que:
VCE > VCEsat

49. 49

50. Características reales de un Transistor, Datos del Fabricante

51. Características reales de un Transistor, Datos del Fabricante

52. Características reales de un Transistor, Datos del Fabricante

53. Características reales de un Transistor, Datos del Fabricante

54. Características reales de un Transistor, Datos del Fabricante

55. 55
Características reales de un Transistor, Datos del Fabricante

56. transistor 2N3055, cápsula (T03)