TransistoreS

LOS TRANSISTORES
INGENIERÍA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA
IV CICLO
CURSO : FÍSICA ELECTRÓNICA
ALUMNO: Daniel CHIRINOS ARMAS

Transistores de Unión Bipolar
 El transistor de unión bipolar (del ingles Bipolar
Junction Transistor, o sus siglas BJT) es un
dispositivo electrónico de estado solido
consiste en dos uniones PN muy cercanas
entre si, que permite controlar el paso de la
corriente a través de sus terminales.
 Los transistores bipolares se usan
generalmente en electrónica analógica.
También en algunas aplicaciones de
electrónica digital como tecnología TTL o
BICMOS.

 Un transistor de unión bipolar esta formado por
dos Uniones PN en un solo cristal
semiconductor, separados por un región muy
estrecha. De esta forma quedan formadas tres
regiones:
 Emisor: Que se diferencia de las otras dos por
estar fuertemente dopadas, comportándose
como un metal.
 Base: La intermedia, muy estrecha, que separa
el emisor del colector.
 Colector: De extensión mucho mayor.

 La técnica de fabricación mas común de un
transistor es por la disposición epitaxial.
 La función normalmente, es la unión base-
emisor esta polarizada directamente, mientras
que la base-colector en inversa.
 Los portadores de carga emitidos por el emisor
atraviesan la base, que por ser muy angosta,
hay poca recombinación de portadores, y la
mayoría pasa al colector.
 El transistor posee tres estados de operación:
estado de corte, estado de saturación y estado
de actividad.

ESTRUCTURA
O Transistor NPN.
O Dispositivos de dos uniones
semiconductoras, formando tres zonas.
Transistores que tiene una región P entre 2
regiones N.

O Un transistor bipolar cosiste en 3 regiones semiconductoras
dopadas.
O Región emisor, región de la base, región colector.
O Las regiones pueden se de tipo P-N-P o N-P-N según se
como corresponda.
O La base esta localizada físicamente entre el emisor y
colector.

O El transistor bipolar de juntura, a diferencia de otros
transistores, no es usualmente un dispositivo simétrico, “
esto quiere decir que el intercambio de colector a emisor
deja de funcionar de manera activa”.
O La falta de simetría es principal a las tasas de dopaje. “
emisor-colector”, emisor + dopaje, colector – ligeramente
dopado “esto permite aplicar gran tensión de reversa,
colector-base”.

O La razón por la que el emisor esta altamente dopado es
para una gran ganancia de corriente.
O El bajo desempeño de los transistores bipolares laterales
(CMOS), son simétricamente diseñados “no hay diferencia
entre activo –reversa.”
O Cambios de tensión en los terminales base-emisor genera
que entre el emisor-colector, “se utiliza para amplificar la
tensión”.

O Los primeros transistores fueron fabricados de germanio, y
los actuales están fabricados silicio.

Transistor NPN
O NPN, uno de los dos tipos de transistores
bipolares.
O “N” y “P” portadores de carga mayoritaria en
las regiones del transistor.
O En la actualidad NPN, son los mas utilizados
debido a la movilidad del electro es mayor,
“permitiendo + corriente y velocidades de
operación”.

Transistor PNP
 “P” y “N” refiriéndose a las cargar mayoritarias
dentro de las diferencias del transistor.
 Son muy pocos utilizados debido a que NPN
brindan un mejor desempeño.
 PNP consiste en un capa material
semiconductora dopada N entre dos capas de
material P
 Operación PNP son desde el colector a masa y
el emisor al terminal positivo de la fuente.

CARACTERISTICAS DE LOS
TRANSITORES
CARACTERISTICAS DE LOS
TRANSITORES

Características de transistor bipolar o BJT
El transistor es un dispositivo que ha originado una evolución en el campo
electrónico.
En este tema se introducen las principales características básicas
del transistor bipolar y FET y se estudian los modelos básicos de estos
dispositivos y su utilización en el análisis los circuitos de polarización.
Polarizar un transistor es una condición previa a muchas aplicaciones
lineales y no-lineales ya que establece las corrientes y tensiones en
continua que van a circular por el dispositivo.
Símbolos y sentidos de referencia para un transistor bipolar a) NPN y b) PNP.

Corrientes en un transistor de unión o BJT
Un transistor bipolar de unión está formado por dos uniones pn en
contraposición. Físicamente, el transistor está constituido por tres
regiones semiconductoras -emisor, base y colector- siendo la
región de base muy delgada (< 1µm).
El modo normal de hacer operar a un transistor es en la zona directa.
En esta zona, los sentidos de las corrientes y tensiones en los
terminales del transistor se muestran en la figura 1.1.a para
un transistor NPN y en la figura 1.1.b a un PNP. En ambos casos se
verifica que:
Ebers y Moll desarrollaron un modelo que relacionaba las corrientes con las
tensiones en los terminales del transistor. Este modelo, conocido como modelo
de Ebers-Moll, establece las siguientes ecuaciones generales que, para
un transistor NPN, son: αF = 0.99, αR= 0.66, IES = 10-15
A, ICS = 10-15
A

Para un transistor ideal, los anteriores cuatro parámetros están
relacionados mediante el teorema de Reciprocidad
Zonas de operación de un transistor en la región directa.

Zonas de operación de un transistor en la
región directa.Unión de emisor Unión de colector Modo de operación
Directa Inversa Activa directa
Inversa Directa Activa inversa
Inversa Inversa Corte
Directa Directa Saturación
Principales modos de operación de un transistor bipolar

Características de transistores JFET
Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es
proporcional a la tensión aplicada a la entrada. Características generales:
Por el terminal de control no se absorbe corriente.
Una señal muy débil puede controlar el componente
La tensión de control se emplea para crear un campo eléctrico
Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de
efecto de campo de unión) y los MOSFET. Los transistores MOS respecto de los
bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicación más frecuente la
encontramos en los circuitos integrados.
Es un componente de tres terminales que se denominan: Puerta (G, Gate),
Fuente (S, Source), y Drenaje (D, Drain). Según su construcción pueden ser de
canal P o de canal N. Sus símbolos son los siguientes:
Símbolo de un FET de canal N Símbolo de un FET de canal p

Los parámetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura:
CURVA CARACTERÍSTICA
Parámetros de un FET de canal N Parámetros de un FET de canal P
La curva característica del FET define con precisión como funciona este dispositivo. En ella
distinguimos tres regiones o zonas importantes:
Zona lineal.- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensión VGS
.
Zona de saturación.- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona, el FET, amplifica y se
comporta como una fuente de corriente controlada por la tensión que existe entre Puerta (G) y
Fuente o surtidor (S) , VGS
.
Zona de corte.- La intensidad de Drenador es nula.
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones típicas: Surtidor común (SC),
Drenador común (DC) y Puerta común (PC). La más utilizada es la de surtidor común que es la
equivalente a la de emisor común en los transistores bipolares.
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentran en la amplificación de señales
débiles.

CARACTERÍSTICAS DE SALIDA
Al variar la tensión entre drenador y surtidor varia la intensidad de drenador permaneciendo constante la
tensión entre puerta y surtidor.
En la zona óhmica o lineal se observa como al aumentar la tensión drenador surtidor aumenta la intensidad de
drenador.
En la zona de saturación el aumento de la tensión entre drenador y surtidor produce una saturación de la
corriente de drenador que hace que esta sea constante. Cuando este transistor trabaja como amplificador lo
hace en esta zona.
La zona de corte se caracteriza por tener una intensidad de drenador nula.
La zona de ruptura indica la máxima tensión que soportará el transistor entre drenador y surtidor.
Es de destacar que cuando la tensión entre puerta y surtidor es cero la intensidad de drenador es máxima.

CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERENCIA
Indican la variación entre la intensidad de drenador en función de la tensión de puerta.
HOJAS DE CARACTERÍSTICAS DE LOS FET
En las hojas de características de los fabricantes de FETs encontrarás los siguientes parámetros (los más
importantes):
VGS
y VGD
.- son las tensiones inversas máximas soportables por la unión PN.
IG
.- corriente máxima que puede circular por la unión puerta - surtidor cuando se polariza directamente.
PD
.- potencia total disipable por el componente.
IDSS
.- Corriente de saturación cuando VGS
=0.
IGSS
.- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unión puerta - surtidor se encuentra polarizado
en sentido inverso.

TRANSITOR MOSFET
MOSFET son las siglas de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Consiste en un transistor
de efecto de campo basado en la estructura MOS. Es el transistor más utilizado en la industria
microelectrónica. Prácticamente la totalidad de los circuitos integrados de uso comercial están basados en
transistores MOSFET.
Un transistor MOSFET consiste en un sustrato de material
semiconductor dopado en el que, mediante técnicas de
difusión de dopantes, se crean dos islas de tipo opuesto
separadas por un área sobre la cual se hace crecer una
capa de dieléctrico culminada por una capa de conductor.
Los transistores MOSFET se dividen en dos tipos
fundamenta les dependiendo de cómo se haya realizado el
dopaje:
Tipo nMOS: Sustrato de tipo p y difusiones de tipo n.
Tipo pMOS: Sustrato de tipo n y difusiones de tipo p.
Las áreas de difusión se denominan fuente(source) y drenador(drain), y el conductor entre ellos es
la puerta(gate).
El transistor MOSFET tiene tres estados de funcionamiento:
Estado de corte
Cuando la tensión de la puerta es idéntica a la del sustrato, el MOSFET está en estado de no conducción:
ninguna corriente fluye entre fuente y drenador. También se llama mosfet a los aislados por juntura de dos
componentes.

Conducción lineal
Curvas característica y de salida de un transistor
MOSFET de deplexión canal n.
Al polarizarse la puerta con una tensión negativa (nMOS) o
positiva (pMOS), se crea una región de deplexión en la región
que separa la fuente y el drenador. Si esta tensión crece lo
suficiente, aparecerán portadores minoritarios (electrones en
pMOS, huecos en nMOS) en la región de deplexión que darán
lugar a un canal de conducción.
El transistor pasa entonces a estado de conducción, de modo que
una diferencia de potencial entre fuente y drenador dará lugar a
una corriente. El transistor se comporta como una resistencia
controlada por la tensión de puerta.
Saturación
Cuando la tensión entre drenador y fuente supera cierto límite, el canal de conducción bajo la puerta sufre un
estrangulamiento en las cercanías del drenador y desaparece. La corriente entre fuente y drenador no se
interrumpe, ya que es debido al campo eléctrico entre ambos, pero se hace independiente de la diferencia de
potencial entre ambos terminales.
Aplicación

Ventajas
La principal aplicación de los MOSFET está en los circuitos integrados, p-mos, n-mos y c-mos, debido a varias
ventajas sobre los transistores bipolares:
Consumo en modo estático muy bajo.
Tamaño muy inferior al transistor bipolar (actualmente del orden de media micra).
Gran capacidad de integración debido a su reducido tamaño.
Funcionamiento por tensión, son controlados por voltaje por lo que tienen una impedencia de entrada muy
alta. La intensidad que circula por la puerta es del orden de los nano amperios.
Los circuitos digitales realizados con MOSFET no necesitan resistencias, con el ahorro de superficie que
conlleva.
La velocidad de conmutación es muy alta, siendo del orden de los nanosegundos.
Cada vez se encuentran más en aplicaciones en los convertidores de alta frecuencias y baja potencia.

TRANSITOR HBT
Estos transistores son comúnmente utilizados en amplificadores de potencia avanzados, utilizados en una gran
variedad de dispositivos, sobretodo en comunicaciones inalámbricas y dispositivos de alta velocidad para redes de
fibra ópticas.
“Kopin fue la primera compañía en comenzar la producción masiva de obleas de
GaAs para HBT en 1996, y ha liderado la producción de estos dispositivos desde
entonces”, mencionó John Fan, Presidente y CEO de Kopin.
HBT
El transistor bipolar de hetero unión, HBT, es un dispositivo bipolar activo que incorpora una hetero unión entre
una amplia brecha de semiconductor y una brecha estrecha.
El HBT tiene como principales características un alto rendimiento en frecuencia, alta eficiencia y buena linearidad
de la señal.
Los HBT están diseñados para utilizarse en dispositivos de potencia o de alta frecuencia, debido a sus
características que incluyen soporte altos voltajes de ruptura, altas densidades de corriente y una buena
uniformidad en el voltaje umbral.
La compañía provee obleas de HBT de 4 y 6 pulgadas, para clientes que utilizan estos transistores en una gran
variedad de aplicaciones, principalmente en telefonía celular y redes
LAN inalámbricas.
Existen dos tipos de HBT:
SHBT (Single Heterojunction Bipolar Transistor), el cual tiene una sola heterounión, en donde el emisor es la
brecha de semiconductor amplia, lo que permite un alto dopado de la base, reduciendo así la resistencia de la
base, mientras que el emisor está dopado de una forma más ligera, reduciendo la capacitancia y mejorando el
rendimiento en frecuencia.
DHBT (Double Heterojunction Bipolar Transistor), el cual tiene las mismas ventajas que el SHBT, con mejoras
adicionales en el voltaje de ruptura y un decrecimiento en la inyección de portadores minoritarios de la base al
colector, cuando el dispositivo se encuentra saturado.

TRANSITOR HEMT
El HEMT (High Electron Mobility Transistor) es un transistor de efecto de campo basado en hetero estructuras.
Antes de entrar en mayor detalle a estudiar el HEMT, vamos a ver una síntesis de los transistores FET
(transistores de efecto de campo).
HEMT es un transistor basado en hetero estructuras. La creación de hetero estructuras se lleva a cabo con capas
delgadas epitaxiales de diferentes materiales con distintos saltos de banda prohibida (gap-band), con el fin de
explotar al máximo la movilidad que presenta el GaAs. Los materiales usados son compuestos como el GaAs,
AlGaAs, InGaAs o InP obtenidos a partir de la combinación de elementos de los grupos III y IV del sistema
periódico.
Gracias al desarrollo de las técnicas que han hecho posible la fabricación
de las hetero estructuras, han surgido multitud de dispositivos electrónicos
y opto electrónicos basados en el diseño de la estructura de bandas
electrónicas de los semiconductores. Los transistores bipolares de hetero
unión HBT, los diodos de emisión de luz LED’s, los diodos láser, los
fotodiodos de interbanda, los fotodiodos de infrarrojo basados en pozos
cuánticos QWIP, los láseres de cascada cuántica, etc. Todos estos
ejemplos, junto al transistor de alta movilidad electrónica HEMT (objeto de
nuestro estudio), son distintos dispositivos basados en el control de la
estructura de bandas mediante la fabricación de sistemas hetero
epitaxiales. Como en otros FETs, en los HEMTs hay tres contactos
metálicos (drenador, fuente y puerta) sobre la superficie de una estructura
semiconductora. Los contactos de drenador y fuente son óhmicos,
mientras que la puerta es un contacto de barrera Schottky. En la Figura
se muestra una estructura de capas típica de un HEMT.

Estos transistores HEMT’s y los HEMT pseudomórficos (p-HEMT’s) están sustituyendo rápidamente a la
tecnología MESFET convencional, en muchas aplicaciones que requieren bajo nivel de ruido y alta ganancia.
Tanto los HEMT como p-HEMT son transistores de efecto de campo, por lo que sus principios de
funcionamiento son muy parecidos a los del MESFET. La principal diferencia está, como hemos visto, en la
estructura de capas. En las tablas siguientes vemos las estructuras epitaxiales típicas de los transistores
MESFET, HEMT y p-HETM:
Como hemos dicho, el empleo de estas hetero estructuras permite dotar a los transistores de una alta movilidad
electrónica. Debido al mayor salto de banda prohibida del AlAsGa comparado con las regiones adyacentes de
AsGa, los electrones libres se difunden desde el AlAsGa en el AsGa y se forma un gas electrónico bidimensional
en la hetero interfaz (2-DEG; Two Dimensional Electrón Gas). Una barrera de potencial confina los electrones en
una lámina muy estrecha. Vemos en la siguiente figura el diagrama de bandas de energía de un HEMT de
AlGaAs-GaAs genérico. Esta es la
Hetero unión de mayor interés.

Las propiedades de transporte de esta capa 2-DEG son superiores a las de un MESFET, puesto que la ausencia
de donadores ionizados en el canal reduce la dispersión, aumentando así la movilidad. Así conseguimos lo que
no podíamos con la tecnología MESFET [6].
En realidad, no estamos trabajando con un HEMT convencional, sino con un pHEMT (pseudomórfico), debido a
la presencia de InGaAs en la zona central de la hetero unión, que mejora el comportamiento en cuanto al
transporte de electrones y al confinamiento de los portadores en el canal. En la Figura 2.7 vemos la estructura
de un dispositivo p-HEMT correspondiente a la tecnología ED02AH, que es la tecnología que nos interesa, y de
la que ya hablaremos más adelante.
FOTO TRANSITORES
Los fototransistores no son muy diferentes de un transistor normal, es decir, están compuestos por el mismo
material semiconductor, tienen dos junturas y las mismas tres conexiones externas: colector, base y emisor. Por
supuesto, siendo un elemento sensible a la luz, la primera diferencia evidente es en su cápsula, que posee una
ventana o es totalmente transparente, para dejar que la luz ingrese hasta las junturas de la pastilla
semiconductora y produzca el efecto fotoeléctrico.
Teniendo las mismas características de un transistor normal, es posible regular su corriente de colector por
medio de la corriente de base. Y también, dentro de sus características de elemento opto electrónico, el
fototransistor conduce más o menos corriente de colector cuando incide más o menos luz sobre sus junturas.

Los dos modos de regulación de la corriente de colector se pueden utilizar en forma simultánea. Si bien es común
que la conexión de base de los fototransistores no se utilice, e incluso que no se la conecte o ni siquiera venga de
fábrica, a veces se aplica a ella una corriente que estabiliza el funcionamiento del transistor dentro de cierta gama
deseada, o lo hace un poco más sensible cuando se debe detectar una luz muy débil. Esta corriente de
estabilización (llamada bias, en inglés) cumple con las mismas reglas de cualquier transistor, es decir, tendrá una
relación de amplificación determinada por la ganancia típica de corriente, o hfe. A esta corriente prefijada se le
suman las variaciones producidas por los cambios en la luz que incide sobre el fototransistor.
Los fototransistores, al igual que los fotodiodos, tienen un tiempo de respuesta muy
corto, es decir que pueden responder a variaciones muy rápidas en la luz. Debido a
que existe un factor de amplificación de por medio, el fototransistor entrega
variaciones mucho mayores de corriente eléctrica en respuesta a las variaciones en la
intensidad de la luz.
Los fototransistores combinan en un mismo dispositivo la detección de luz y la ganancia. Su construcción es
similar a la de los transistores convencionales, excepto que la superficie superior se expone a la luz a través de
una ventana o lente.
Los fotones incidentes generan pares electrón-hueco en la proximidad de la
gran unión CB. Las tensiones de polarización inversa de la unión CB, llevan los
huecos a la superficie de la base y los electrones al colector. La unión BE
polarizada directamente, hace que los huecos circulen de base a emisor
mientras que los electrones fluyen del emisor a la base.
En este punto la acción convencional del transistor se lleva a cabo con los
electrones inyectados del emisor cruzando la pequeña región de la base y
alcanzando el colector que es más positivo. Este flujo de electrones constituye
una corriente de colector inducida por la luz.
Los pares electrón-hueco foto inducidos contribuyen a la corriente de base y si el fototransistor se conecta en
configuración de emisor común, la corriente de base inducida por la luz, aparece como corriente de colector
multiplicada por β ó hfe.

•MOSFET - Wikipedia, la enciclopedia libre
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Curvas característica y de salida de un transistor MOSFET de acumulación canal n. Curvas característica y de
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Historia - Funcionamiento - Aplicaciones - Enlaces externos
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29 Oct 2009 – Fue el primer transistor que obtuvo ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain.
Consta de una base de germanio sobre la que ...
Fuente de Información:

•¿tipos de transistores? - Yahoo! Respuestas
espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid... - Estados Unidos
2 respuestas - 24 Feb 2009
Mejor respuesta: El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de
amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la ...
•Transistor de unión bipolar - Wikipedia, la enciclopedia libre
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