El documento describe los transistores, incluyendo que están compuestos de tres bloques de materiales semiconductores dispuestos alternadamente y que existen los transistores tipo NPN y PNP. Explica que la operación de los transistores depende del movimiento de electrones y huecos y cómo se representan con símbolos. Además, detalla los principios básicos de funcionamiento de los transistores y sus aplicaciones como amplificadores.

1. TRANSISTORES
Podemos representar un transistor bipolar
por tres bloques de materiales
semiconductores de tipos diferentes ,
dispuestos alternadamente . Lo cual nos
lleva a dos configuraciones posibles y la vez
a dos tipos de transistores. Los transistores tipo PNP y los tipo NPN. Cada uno de ellos tendrá un terminal de
conexión conectado a un electrodo así: Emisor (E), Base (B) y Colector (C).
El término bipolar, que sirve para distinguirlo de los transistores de efecto de
campo FET, significa que la operación depende del movimiento de dos
diferentes portadores de corriente: los electrones y los huecos. En el transistor
NPN los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos los
minoritarios. En los PNP, la situación es inversa.
Para representar los transistores usamos también dos tipos de símbolos.
La flecha del emisor corresponde al sentido convencional de la corriente
que circula por este componente cuando esta
funcionando.
Existen en el momento además de transistores de silicio y de germanio,
transistores de arseniuro de galio para altísimas frecuencias, pero el principio
de funcionamiento es el mismo.
Cómo es el funcionamiento de un transistor NPN : (El principio de
funcionamiento es idéntico para un PNP) : Para que un transistor pueda
funcionar es necesario polarizarlo adecuadamente . Es decir aplicar entre sus terminales emisor, base y
colector el voltaje adecuado. Apreciemos que la unión base-emisor se encuentra polarizada directamente y la
juntura base-colector inversamente.
Así inicialmente si cerramos S2 dejando abierto S1, la corriente intentará circular
entre el colector y emisor pasando por la base. Sin embargo existen dos junturas que
deben ser atravesadas. La primera entre el colector y la base que corresponde a un
diodo polarizado en inverso (alta resistencia), mientras que la base y el emisor quedará
polarizada en directo (baja resistencia). El resultado es que la corriente no puede
circular.
Comparemos en la gráfica 4 el posible comportamiento a partir de
dos diodos, pero recordando que no es posible remplazar un
transistor por dos diodos.
Ahora analicemos cuando tenemos ambos interruptores cerrados.
Podemos entonces hacer circular una corriente a la juntura base-
emisor polarizada en directo cuya intensidad dependería de la
tensión V1 y de alguna resistencia eventual entre la fuente y la base. Para efecto de análisis supongamos que
V1 sea una tensión relativamente baja, lo que traduciría en una corriente base-emisor débil. El resultado del
cierre de S1 no sería solamente la circulación de esta corriente , con el pasaje de esta pequeña corriente entre
base-emisor, hay también el pasaje de una fuerte corriente entre colector y emisor.
En conclusión la corriente de base pequeña “provoca la aparición de una corriente mucho mayor entre el
colector y el emisor”. Así cuando aumentamos la corriente de base, también aumentamos la corriente de
colector. El número de veces que es mayor la corriente de colector con respecto a la corriente de base es
denominada “ ganancia de corriente ()”. Así  = Ic / Ib
Este comportamiento permite que el transistor sea utilizado para amplificar señales, generarlas o alterar la
forma de las mismas.
En este circuito la señal de entrada varia entre los valores de tensión determinados por la onda, lo cual
influirá directamente en la corriente de base (Ib) del transistor y el resultado será una influencia mayor sobre
la corriente de colector (Ic) pero que corresponderá a la forma de la señal original. Obteniéndose así una
amplificación de la señal en el colector del transistor.
Curva característica : Es la obtención de una gráfica en la que se representan las diferentes magnitudes que
varían en un componente cuando está en funcionamiento.
e
b
c
Q1
NPN
e
b
c
Q1
PNP
V1
Q1
NPN
V2
S2S1
I
b
I
c
I
e
N
b
N
e
E
P
c
D1
D2
V1
S1 S2
V2
Q1
NPN
Ib
Ic
Ie
V1
Señal IN
Señal OUT
Rc
Q1
V2
V1
Ib
Ic
Vc
Vb
V2
Q1
P2
P1

2. Como no se puede obtener una gráfica con 4 variables, lo que se hace es establecer una familia de curvas en
que una de las magnitudes es mantenida fija. Así en primer lugar fijamos el voltaje colector-emisor en 5V
(Vce = 5V). Verificamos entonces que ocurre con la corriente de base (Ib) cuando variamos el voltaje base-
emisor (Vbe).
Otra curva importante es la que da la características de salida de un transistor. Esta curva relaciona los
valores de la corriente de colector (Ic) con la tensión colector-emisor (Vce) para una corriente de base fija
(Ib). Obteniéndose una familia de curvas que corresponden a un único transistor.
La corriente que se observa cuando Ib = 0 es la corriente de fuga debido a la agitación térmica de los átomos
del material semiconductor (muy pequeña), los cuales liberan portadores de carga (Iceo).
La ganancia llamada  (Hfe) puede calcularse dividiendo la Ic entre la Ib. Transistores comunes poseen una
ganancia que varia entre 2 y 800 e incluso más. Por tanto la
ganancia es especificada para una determinada Ic.
Debemos aclarar que aunque el colector y el emisor son del mismo
material semiconductor P ó N en la práctica la fabricación del
transistor es bien definida tanto para el emisor como para el
colector, por tanto si se invierten el transistor no funcionara.
Funcionamiento : El principio activo del transistor es simple: una
corriente pequeña que se inyecta por el terminal de la base controla
el flujo de corriente por el colector. Para que pueda circular la corriente de
colector Ic en un transistor NPN, el voltaje aplicado al colector debe ser
positivo con respecto al emisor. En un transistor PNP se requiere un
voltaje negativo en el colector con respecto al emisor.
RL
Vcc
VBB
RB
NPN
Q1
VBC
IC
VCE
IB
VBE
RL
Vcc
VBB
RB
Q1
VBC
IC
VCE
IB
VBE
Rafael Cristancho R./2014

3. PRUEBA DE LOS TRANSISTORES
Se debe realizar con ayuda del ohmetro, teniendo en cuenta que un transistor se puede comparar con el
comportamiento de dos diodos unidos. Debemos recordar entonces que cada diodo debe conducir (ofrecer
baja resistencia) en polarización directa, y presentar bloqueo (ofrecer alta resistencia) en polarización inversa.
Recordar que en el multímetro digital la punta roja representa la parte positiva y la punta negra la parte
negativa).
NPN
POL + - - +
E-B ALTA BAJA
B-C BAJA ALTA
E-C ALTA ALTA
ALGUNOS PARÁMETROS IMPORTANTES EN LOS TRANSISTORES : Es la información que permite
diferenciar un transistor de otro, se encuentra en los manuales que distribuyen los fabricantes.
HFE : () : Es la ganancia de corriente DC; corresponde a la relación entre la corriente de colector y la
corriente de base.. Así  = Ic / Ib.
ICMAX : Es la máxima corriente DC (valor medio) que puede circular por los terminales de colector y emisor
de un transistor bipolar.
VCEO : Es el máximo voltaje que se puede aplicar entre colector y emisor cuando el terminal de base está al
aire o en circuito abierto.
PMAX: Es la máxima potencia continua que puede disipar el transistor sin disipador y a temperatura ambiente.
PUNTO DE TRABAJO: Teniendo en cuenta la grafica de la curva
característica, podemos ubicar un punto de trabajo en cualquier
parte de la curva e implementar una aplicación práctica. En las
características de un transistor, hay tres posibles zonas de trabajo
muy definidas.
1. Zona de saturación: Al localizar el punto de trabajo en esta zona,
se obtiene la máxima corriente de colector Ic, mientras el voltaje
entre colector y emisor se aproxima a cero voltios y pasa a
llamarse voltaje colector emisor de saturación. VCESAT. Debe
observarse que un transistor trabajando en esta zona se comporta como un suiche cerrado. Todas las
aplicaciones que impliquen conmutación y la presencia de un interruptor cerrado, incluyendo el
funcionamiento de los computadores, se debe ubicar en esta zona.
2. Zona de corte : Se obtiene la operación complementaria a la anterior, o sea se suiche abierto, si se ubica el
punto de trabajo en esta zona. Al aplicar una corriente de base Ib igual a cero, no hay corriente alguna por
el colector y todo el voltaje de alimentación se encuentra aplicado entre colector y emisor VCE. Un método
que impide el paso de corriente de base es aplicar un voltaje de entrada VBB igual a cero.
3. Zona Lineal : Esta tercera zona de trabajo se utiliza para implementar amplificadores lineales se señales de
voltaje débiles. Un amplificador que por error o por problemas electrónicos abandone la zona lineal y entre
en la zona de corte o en la de saturación, producirá distorsión en la señal de salida. Para ubicar un punto de
trabajo en la zona lineal se deben considerar aspectos como la señal ac de salida, la ganancia del
amplificador y las impedancias de entrada y salida.
Es importante entender que la corriente por la base Ib controla, por completo, la operación del transistor . A
partir de estos principios , se ha empleado el transistor en la fabricación de amplificadores, osciladores,
amplificadores de potencia, comparadores, circuitos lógicos y computadores.
CONFIGURACIONES BASICAS : Aunque la señal de entrada puede acoplarse al dispositivo de diferentes
formas, solamente resultan útiles en La práctica tres configuraciones básicas, llamadas base común, emisor
común y colector común.
Amplificadores de base común : La señal se inyecta entre
emisor y base a través de CI y se extrae amplificada entre
el colector y base a través de CO.. Las señales de entrada y
salida siempre están en fase. Los condensadores CI y CO
actúan como acoplamiento y su objetivo es eliminar el
nivel de corriente continua presente a la entrada o a la
salida y transferir solamente las señales de audio
propiamente dichas. El circuito presenta una baja
impedancia de entrada y una alta impedancia de salida. Las
ganancias de voltaje y potencia pueden ser altas.
PNP
POL + - - +
E-B BAJA ALTA
B-C ALTA BAJA
E-C ALTA ALTA
Ic(mA)
Vce(V)
Ib = 50uA
Ib = 40uA
Ib = 30uA
Ib = 20uA
Ib = 10uA
Ib = 0
VCESATVCESAT
1
3
2
CI CO
IN
OUT
RE
RC
Rb1
+9V
CB
Rb2
COCOCO

4. Amplificador de emisor común : La señal se inyecta
entre base y emisor a través de CI y se recibe
amplificada entre el colector y emisor a través de CO.
Las señales de entrada y salida siempre están en
oposición de fase. Es la configuración más utilizada ya
que la ganancia de voltaje y de corriente es
relativamente alta. La impedancia de entrada y de salida
son relativamente bajas.
Amplificador de colector común : La señal se introduce entre
base y colector a través de CI y se extrae y se extrae entre el
emisor y colector a través de CO. Las señales de entrada y
salida siempre están en fase. También recibe el nombre de
amplificador seguidor de emisor. Este montaje se utiliza
principalmente como adaptador de impedancias, ya que
posee una alta impedancia de entrada y una baja impedancia
de salida.
TIPOS Y CLASES DE AMPLIFICADORES : Los amplificadores pueden ser de varios tipos y clases,
dependiendo del del criterio tenido en cuenta para su catalogación. La clase, en particular, la determina o
define la cantidad de señal de entrada que recibe amplificación a la salida. De acuerdo a este criterio existen
básicamente cuatro clases de amplificadores, denominadas A, B, AB y C.
En un amplificador Clase A recibe amplificación el 100% de
la señal de entrada y la señal de salida está presente durante el
ciclo completo de la señal de entrada. En un amplificador
clase B recibe amplificación el 50% de la señal de entrada y la
señal de salida está presente solamente durante los semiciclos
positivos o negativos de la entrada.
En un amplificador clase AB recibe amplificación más del
50% de la señal de entrada y la señal de salida está presente
durante más de un semiciclo de la señal de entrada.
En un amplificador clase C recibe amplificación menos del
50% de la señal de entrada y la señal de salida está presente
durante menos de un semiciclo de la señal de entrada.
Todos los amplificadores de baja señal (y algunos de potencia) operan en clase A y todos los de señal
grande en clase B, AB o C. Los de clase A se caracterizan por su alta fidelidad (baja distorsión) y los de
clase C por su alto rendimiento de potencia. Los demás, representan un compromiso entre la fidelidad y el
rendimiento. También existen amplificadores clase D, G, H, etc.
Dependiendo del rango de frecuencia de operación los amplificadores pueden ser de audiofrecuencia (AF), o
de radiofrecuencia (RF). Los primeros se diseñan para trabajar con señales de baja frecuencia, por debajo de
100KHZ, y los segundos para operar con señales por encima de este valor. Estos últimos se diferencian de los
de audio, principalmente, por su selectividad y otras consideraciones de diseño que generalmente se ignoran a
bajas frecuencias.
Dependiendo de la magnitud de las señales involucradas los amplificadores pueden ser de baja señal o de
señal grande. Los amplificadores de baja señal se caracterizan por operar en forma lineal, esto es, todas las
señales dentro de su ancho de banda reciben la misma cantidad de amplificación o de ganancia. En los
amplificadores de señal grande, la señal de entrada es tan fuerte que no permite la operación lineal del
dispositivo. Los amplificadores de baja señal se utilizan, básicamente como amplificadores de voltaje y los de
alta señal como amplificadores de potencia.
Rafael Cristancho R
ENTRADA CLASE DE
AMPLIFICADOR
SALIDA
A
AB
B
C
CI
IN
OUT
Rb2
RCRb1
CE RE
CO
CI
IN
OUTRb2
RC
RE
CO
CC
Rb1