Sistemas Electrónicos para Informática

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE TEZIUTLÁN
MATERIA:
SISTEMAS ELECTRÓNICOS
PARA INFORMÁTICA
AGOSTO / DICIEMBRE 2016

2. SESIÓN 6:
TEORÍA BÁSICA DE
TRANSISTORES BJT

3. TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR (BJT)
Los Transistores de Unión Bipolar son componentes electrónicos cuyo propósito elemental es
la Amplificación de una Corriente de Salida mediante la Regulación de una Corriente de
Entrada y un Factor de Ganancia.
TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR (BJT)
SÍMBOLOS GENÉRICOS PRESENTACIONES DE TRANSISTORES

4. TIPOS DE TRANSISTORES BIPOLARES
BTJ DE BAJA POTENCIA
(PROPÓSITO GENERAL O RF)
TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR (BJT)
BTJ DE MEDIA POTENCIA
BTJ DE ALTA POTENCIA O COMPLEMENTARIOSFOTOTRANSISTORES

5. TERMINALES DE UN TRANSISTOR
TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR (BJT)
Base
Colector
Emisor
Emisor
Colector
Base
TRANSISTOR BJT TIPO NPN TRANSISTOR BJT TIPO PNP

6. CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
ESTRUCTURA INTERNA SEMICONDUCTORA (TRANSISTOR NPN)
N P N
Colector
SEMICONDUCTOR P
(Concentración Media de Huecos)
Base
Emisor
SEMICONDUCTOR N
(Alta Concentración de Electrones)
SEMICONDUCTOR N
(Baja Concentración de Electrones)

7. P N P
SEMICONDUCTOR N
(Concentración Media de Electrones)
Base
Emisor
SEMICONDUCTOR P
(Alta Concentración de Huecos)
SEMICONDUCTOR P
(Baja Concentración de Huecos)
Colector
ESTRUCTURA INTERNA SEMICONDUCTORA (TRANSISTOR PNP)
CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s

8. CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s

9. POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES NPN y PNP
CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
POLARIZACIÓN TÍPICA (NPN) POLARIZACIÓN TÍPICA (PNP)

10. BJT’s COMO AMPLIFICADORES
DE CORRIENTE

11. POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES NPN y PNP
La principal función de un transistor, como componente activo, es la Amplificación de
Corriente Mediante Corriente
CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
POLARIZACIÓN TÍPICA
La configuración consiste en suministrar un
voltaje al colector y uno a la base, ambos de
magnitudes diferentes.
POLARIZACIÓN POR DIVISOR DE VOLTAJE
La configuración consiste en utilizar el mismo voltaje en
el colector; el voltaje para la base se ajusta con los
valores de las resistencias R1 y R2

12. ELEMENTOS DE UN TRANSISTOR POLARIZADO
CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
Voltaje
de Base
(VBB)
Resistencia
de Base
(RBB)
Voltaje
de Colector
(VCC)
Resistencia
de Colector
(RCC)
+
-
Voltaje
Colector
Emisor
VCE
-Voltaje
Base Emisor
+
VBE

13. ELEMENTOS DE UN TRANSISTOR POLARIZADO
CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
Voltaje
de Base
(VBB)
Resistencia
de Base
(RBB)
Voltaje
de Colector
(VCC)
Resistencia
de Colector
(RCC)
+
-
Voltaje
Colector
Emisor
VCE
-Voltaje
Base
Emisor
+
VBE

14. BJT’s COMO AMPLIFICADORES
Cuando un Transistor BJT se emplea como Amplificador, la Corriente de Salida o de Interés es el
valor o la magnitud de la Corriente de Colector (IC)
IC

15. BJT’s COMO AMPLIFICADORES
La Corriente de Colector depende de muchos factores, pero dos son fundamentales: el valor de
la Corriente de Base (IB) y la Ganancia de Corriente de DC (β o hfe).
IC
IB β hfe
La Corriente de Base está en
función del Voltaje que entra a
la terminal y el valor de la
Resistencia de Base
La Beta o Ganancia del
Transistor es un factor
que entrega el
fabricante. Puede tener
valores típicos o cambiar
dependiendo de los
valores de voltaje en el
Colector y la Base, así
como la temperatura.

16. CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s

17. TRANSISTOR EN POLARIZACIÓN TÍPICA
CÁLCULO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE BJT’s
CORRIENTE DE BASE ( IB )
𝐼 𝐵 =
𝑉 𝐵𝐵 −
𝑉 𝐵𝐸
𝑅 𝐵
CORRIENTE DE COLECTOR ( IC )
𝐼 𝐶 = β IB
CORRIENTE DE EMISOR ( IE )
𝐼 𝐸 = IB + IC
VOLTAJE COLECTOR EMISOR ( VCE )
𝑉 𝐶𝐸 = VCC - ICRC
β
CORRIENTE DE COLECTOR
DE SATURACIÓN ( ICSAT )
𝐼 𝐶𝑆𝐴𝑇 =
𝑉 𝐶𝐶
𝑅 𝐶
VOLTAJE COLECTOR EMISOR
DE CORTE ( VCEOFF )
𝑉 𝐶𝐸𝑂𝐹𝐹 = VCC

18. CÁLCULO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE BJT’s
EJEMPLO:
Determinar cada una de los parámetros del siguiente transistor:
β = 150

19. CÁLCULO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE BJT’s
EJEMPLO: AMPLIFICADORES CON BJT’s TIPO PNP
Determinar cada una de los parámetros del siguiente transistor:

20. TRANSISTOR CON POLARIZACIÓN ESTABILIZADA EN EL EMISOR
CÁLCULO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE BJT’s
CORRIENTE DE BASE ( IB )
𝐼 𝐵 =
𝑉 𝐵𝐵 −
𝑉𝐵 𝐸
𝑅 𝐵 + β + 1 𝑅 𝐸
CORRIENTE DE COLECTOR ( IC )
𝐼 𝐶 = β IB
CORRIENTE DE EMISOR ( IE )
𝐼 𝐸 = IB + IC
VOLTAJE COLECTOR EMISOR ( VCE )
𝑉 𝐸𝐶 = VCC – IC(RC + RE)
CORRIENTE DE COLECTOR
DE SATURACIÓN ( ICSAT )
𝐼 𝐶𝑆𝐴𝑇 =
𝑉 𝐶𝐶
𝑅 𝐶 + 𝑅𝐸
VOLTAJE COLECTOR EMISOR
DE CORTE ( VCEOFF )
𝑉 𝐶𝐸𝑂𝐹𝐹 = VCC

21. CÁLCULO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE BJT’s
EJEMPLO: AMPLIFICADORES CON BJT’s TIPO PNP
Determinar cada una de los parámetros del siguiente transistor:

22. CÁLCULO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE BJT’s
VOLTAJE DE THÉVENIN ( VTH )
𝑉 𝑇𝐻 = 𝑉𝐶𝐶
𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
RESISTENCIA DE THÉVENIN ( RTH )
𝑅 𝑇𝐻 =
𝑅1 ∗ 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
TRANSISTOR EN POLARIZACIÓN POR DIVISOR DE VOLTAJE
MODELO EQUIVALENTE DE THÉVENIN

23. CORRIENTE DE BASE ( IB )*
𝐼 𝐵 =
𝑉 𝑇𝐻 −
𝑉 𝐵𝐸
𝑅 𝑇𝐻
CORRIENTE DE COLECTOR ( IC )
𝐼 𝐶 = β IB
CORRIENTE DE EMISOR ( IE )
𝐼 𝐸 = IB + IC
VOLTAJE COLECTOR EMISOR ( VCE )*
𝑉 𝐸𝐶 = VCC - ICRC
CÁLCULO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE BJT’s
TRANSISTOR EN POLARIZACIÓN POR DIVISOR DE VOLTAJE
*NOTA: Si el circuito no tiene resistencia de emisor, se aplican estas fórmulas; en caso de existir, se deben tomar las
fórmulas de cálculo de polarización con estabilización de emisor, incluyendo las de saturación y corte.

24. Ejemplo: Calcular los parámetros eléctricos del siguiente circuito.
CÁLCULO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE BJT’s

25. BJT’s COMO CONMUTADORES

26. ESTADO DE CORTE
CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
Cuando un transistor se halla en la región de Corte, la Resistencia de Base tiene un valor tan
grande que no permite el flujo de corriente, por tanto, no hay corriente que se amplifique.
Sin embargo, entre el colector y el emisor se refleja un voltaje (VCEOFF o valor alto)

27. CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
ESTADO DE CORTE
En estado de corte, se considera al
transistor como completamente
apagado, es decir, no hay corriente de
colector suficiente, o ésta es muy
pequeña que es despreciable.
Al no haber suficiente corriente, entre
en colector y el emisor se refleja el
voltaje del colector, lo que permite
establecer un valor “ALTO (1)” cuando
la entrada es “BAJO (0)”

28. ESTADO DE SATURACIÓN
CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
Cuando un transistor se halla en la región de Saturación, la Resistencia de Base tiene un valor muy bajo, o
cercano a cero, lo que provoca que el transistor amplifique la corriente hasta un nivel conocido como
Corriente de Saturación, que es el valor máximo que puede amplificar el BJT. Aquí, entre el colector y el
emisor no hay voltaje, o bien éste es muy pequeño (Valor Bajo)

29. CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
ESTADO DE SATURACIÓN
En estado de saturación, se considera
al transistor como completamente
encendido, es decir, que está
entregando la corriente máxima que la
configuración puede brindar o que el
transistor puede amplificar.
Como circula toda la corriente, entre
en colector y el emisor se refleja una
caída de voltaje, lo que permite
establecer un valor “BAJO (0)” cuando
la entrada es “ALTO (0)”

30. CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
Los estados de corte y saturación se ajustan con los valores de las Resistencias de Base y
Emisor, de tal manera que se alcance los parámetros de Corriente de Colector de Saturación
(ICSAT) y la Corriente de Base Máxima (IBMAX)
ESTADO DE CORTE Y SATURACIÓN

31. CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
CORRIENTE DE BASE MÁXIMA ( IBMAX )
𝐼 𝐵𝑀𝐴𝑋 =
𝐼𝑐 𝑆𝐴𝑇
β
CORRIENTE DE COLECTOR ( IC )
𝐼𝑐 𝑆𝐴𝑇 =
𝑉 𝐶𝐶
𝑅 𝐶
VOLTAJE COLECTOR EMISOR DE SATURACIÓN ( VCESAT
)
𝑉 𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇 = VCC
RESISTENCIA DE SATURACIÓN (RSAT)
𝑅 𝑆𝐴𝑇 =
𝑉 𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇
𝐼𝐶 𝑆𝐴𝑇

32. CONFIGURACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE BJT’s
EJEMPLO: BJT COMO CONMUTADOR
Para el siguiente circuito, determinar la corriente de Base y Colector, así como el
Voltaje entre colector y Emisor, en ambos estados de la señal cuadrada. Suponga el
nivel alto de la señal como 5V y el nivel bajo 0V.