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Electrónica Analógica
2.3. El transistor
2.3. El transistor
2.3.1. Introducción 2.3.2. Característica V/I 2.3.3. El transistor bipolar de unión (BJT) 2.3.4. El transistor de efecto de campo (FET) 2.3.5. El FET de unión (JFET) 2.3.6. El FET de puesta aislada de acumulación (A-MOS) 2.3.7. El FET de puesta aislada de deplexión (D-MOS) 2.3.8. Resumen de dispositivos FET 2.3.9. Técnicas de análisis de circuitos con transistores 2_0/
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2.3.1. Introducción (1)
E.U.E.T.I.B. – U.E. Electrónica^ 2_1/ 2.3. El transistor Los transistores son dispositivos de control de tres terminales basados en las propiedades de los materiales semiconductores En estos dispositivos, una señal aplicada al terminal de entrada [x(t)] controla la corriente que circula por los otros dos terminales [IO(t)]
IO ( t ) f x ( t )
En algunos de estos dispositivos la corriente de salida está controlada por la corriente que circula por el terminal de control En otros dispositivos es la tensión aplicada al terminal de control la que fija el valor de la corriente de salida
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2.3.2. Característica V/I (1)
2.3. El transistor Bajo un punto de vista funcional, los transistores han de presentar un comportamiento similar al de una fuente de corriente controlada por tensión (FET) o bien por corriente (BJT) 2_3/
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2.3.2. Característica V/I (y 2)
2.3. El transistor Pero los transistores son componentes pasivos (no pueden entregar energía), lo que implica que sólo pueden presentar una característica V/I en el primer y/o tercer cuadrante 2_4/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (2)
2.3. El transistor Ambos tipos de dispositivos son de uso habitual, siendo frecuente que se combine su uso en un mismo circuito El funcionamiento de ambos tipos es similar, difiriendo sólo en la polaridad de las tensiones y sentido de las corrientes 2_6/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (3)
2.3. El transistor El funcionamiento de un BJT dependerá de cómo se polaricen cada una de las dos uniones p-n que lo forman: la unión base-emisor y la unión base-colector El funcionamiento de un BJT como amplificador de corriente se da cuando la unión base-emisor está en conducción y la unión base- colector está en bloqueo. Cuando esto ocurre se dice que el BJT funciona en la región activa directa Para un BJT npn como el de la figura se debe cumplir que: VCE>VBE 2_7/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (5)
2.3. El transistor La corriente de emisor que pasa por la unión base-emisor se debe fundamentalmente a los electrones que circulan del emisor a la base Los electrones que cruzan la unión se convierten en portadores minoritarios en la base y puede ocurrir que: Se difundan alejándose de la unión de emisor acercándose a la unión de colector. Cuando estos electrones alcanzan la región de carga espacial de la unión base-colector se ven arrastrados por el campo eléctrico de la unión polarizada en inversa hacia la región del colector Se recombinen con huecos en la región de base. Pero como la región de base es diseña muy delgada, en ella se producen muy pocas recombinaciones 2_9/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (6)
2.3. El transistor 2_10/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (8)
2.3. El transistor Al polarizar en directa la unión base-emisor se produce un flujo de corriente a través de la unión [iE] Pero la mayor parte de esta corriente la aporta el colector [iC] más que la base [iB] Usado en el circuito adecuado, este efecto del transistor permite amplificar la señal aplicada a la unión base-emisor 2_12/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (9)
2.3. El transistor Característica V/I de entrada Esta curva característica (iB en función de vBE) es similar a la de una unión p-n polarizada en directa Son de uso habitual los modelos lineales de orden cero y de primer orden para linealizar la característica V/I de entrada de los transistores bipolares 2_13/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (11)
2.3. El transistor Característica V/I de salida Una linealización de una curva característica V/I del BJT se puede realizar a través de tres tramos rectos Cada uno de estos tramos define una región de funcionamiento del transistor: Región de saturación Región activa Región de ruptura 2_15/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (12)
2.3. El transistor En la región de saturación la unión base-colector se encuentra polarizada en directa Mientras vCE > VCEsat (unos 0,2 V aproximadamente) la corriente directa por la unión no es de valor significativo, lo que implica que se puede considerar la corriente de colector constante A medida que disminuye vCE aumentará la corriente directa que circula por la unión base-colector haciendo más pequeña la corriente de colector hasta anularla e incluso invertir su sentido si la tensión vCE se hace negativa Según este modelo, un BJT en saturación se comporta como una fuente de tensión de valor constante de aproximadamente 0,2 V 2_16/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (14)
2.3. El transistor Un BJT puede empezar a trabajar en la región de ruptura por dos posibles causas: la ruptura por avalancha y la avalancha secundaria En ambos casos la corriente de colector aumenta rápidamente cuando la tensión vCE se aproxima a la tensión de ruptura VB Es deseable que un transistor nunca alcance esta región de funcionamiento ya que el valor de la potencia que debe disipar el dispositivo puede llegar a ser muy elevado causando su destrucción 2_18/
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2.3.3. El transistor bipolar de unión (15)
2.3. El transistor Con excepción de la curva característica correspondiente a iB= (denominada curva característica de corte ), las demás curvas características de un BJT (iB>0) se pueden linealizar mediante tres tramos lineales tal y como se ha descrito anteriormente 2_19/
