Primer transistor de germanio integrado (1958)

Transistor integrado con una técnica de fotolitografia (1961)

   

Circuito integrado con 5000 transistores (1979)

   

1983 circuito integrado con 29000 transistores

   

1991 200.000 transistores1993 3.100.000 transistores

   

Año 2000   42 millonesAño 2007      731 millones

   

TRANSISTOR

EL TRANSISTOR ESTÁ FORMADO POR LA UNIÓN DE TRES CAPAS DE MATERIAL

SEMICONDUCTOR. SEGÚN LA DISPOSICIÓN EXISTEN DOS TIPOS DE TRANSISTOR: PNP Y NPN. EL NPN ES EL MÁS IMPORTANTE Y EL

QUE ESTUDIAREMOS.

   

TRANSISTOR

LA FUNCIÓN BÁSICA DE UN T. ES CONTROLAR EL PASO DE UNA CORRIENTE GRANDE MEDIANTE UNA CORRIENTE MUY PEQUEÑA, EN ALGUNOS CASOS ES UN INTERRUPTOR CONTROLADO POR CORRIENTE.SON TAMBIÉN LOS COMPONENTES DE TODAS LAS PPUERTAS LÓGICAS DE LOS MICROPROCESADORES

   

TRANSISTOR

● ŚIMBOLO

   

TRANSISTOR

La corriente siempre circula en el mismo sentido en un transistor (señalada por la flecha en el emisor).

En el transistor hay cinco magnitudes importantes: las intensidades que circulan por cada patilla y la caída de tensión entre las patillas:

VCE

VBE

Colector

Emisor

Base

IBIB

IC

IE

   

TRANSISTOR. ZONAS

EXISTEN TRES MODOS DE FUNCIONAMIENTO LLAMADOS: ZONA DE CORTE, ZONA ACTIVA Y ZONA DE SATURACIÓN. EL FUNCIONAMIENTO APROXIMADO EN ESTOS TRES CASOS ES EL SIGUIENTE

   

TRANSISTOR. ZONAS

ZONA DE CORTE: LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR LA BASE ES NULA Y ESTO PROVOCA QUE NO CIRCULE NINGUNA INTENSIDAD POR EL EMISOR O EL COLECTOR. V

BE NO LLEGA A 0.7 V

IBIB=0A

IC=0A

   

TRANSISTOR. ZONAS

ZONA ACTIVA: AUMENTAMOS LA INTENSIDAD DE BASE Y OBSERVAMOS QUE LA INTENSIDAD DEL COLECTOR ES SIEMPRE 100 VECES MAYOR. V

BE VALE 0.7 V.

TODOS LOS AMPLIFICADORES SE BASAN EN EL FUNCIONAMIENTO EN ESTA ZONA. UNA CORRIENTE PEQUEÑA PRODUCE UNA CORRIENTE MUCHO MAYOR.

IB=1,2,3 AIC=100,200,300 A

   

TRANSISTOR. ZONAS

zona de saturación: seguimos aumentando la intensidad de base pero la intensidad de colector ya no sube más. V

BE vale 0.7 V y V

CE vale 0.2 V

IB=10,20,30 AIC=500,500,500 A

   

V=9V

TRANSISTOR. CORTE

SUPONEMOS QUE EL TRANSISTOR FUNCIONA EN ZONA ACTIVA, POR LO QUE V

BE VALE 0.7 V. CON ESTE DATO

CALCULAMOS LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR R

2 Y LA INTENSIDAD QUE

CIRCULA POR R1.

SI LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR R1 ES MENOR QUE POR R2 EL EJERCICIO ESTÁ ACABADO YA QUE ESTAMOS EN LA ZONA DE CORTE.

RC=100Ω

R2=10Ω

R1=1000Ω

   

TRANSISTOR. CORTE

V=9V

RC=100Ω

R2=10Ω

R1=1000ΩV BE=0,7 V

I 1=9−0,7

R1

=8,3

1000=0,0083 A

I 2=0,7R2

=0,710

=0,07 A

I B= I1−I 2=0,0083−0,07=NEGATIVO ACABAMOS

   

TRANSISTOR. ACTIVA

SI ESA DIFERENCIA ENTRE I1 MENOS I2 DA UN RESULTADO POSITIVO HAY QUE SEGUIR CON EL EJERCICIO (NO ESTAMOS EN ZONA DE CORTE).

A ESA INTENSIDAD LE LLAMAREMOS IB.

IB=I1-I2

SEGUIMOS SUPONIENDO QUE EL TRANSISTOR ESTÁ EN LA ZONA ACTIVA, EN ESTA ZONA PARA CALCULAR LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR EL COLECTOR SÓLO HAY QUE MULTIPLICAR POR 100 (O LA GANANCIA DEL TRANSISTOR) I

B.

ESTA NUEVA INTENSIDAD SE LLAMA I

C Y AÚN NO SABEMOS SI ES CORRECTA

IC= Iβ· B

   

TRANSISTOR. ACTIVA

Calculamos la caída de tensión en la bombilla. Multiplicamos la intensidad que circula por la bombilla por la resistencia de la bombilla.

VBOMBILLA=IC*RC

Si este valor, VBOMBILLA es más pequeño que VPILA el ejercicio está acabado y el transistor está definitivamente en zona activa.

   

TRANSISTOR. ACTIVA

V=9V

RC=100Ω

R2=100Ω

R1=1000Ω

V BE=0,7V

I 1=9−0,7

R1

=8,3

1000=0,0083 A

I 2=0,7R2

=0,7100

=0,007 A

I B= I1−I 2=0,0083−0,007=0,0013 ANINGÚN PROBLEMASUPONEMOS I C= ∙ I B

I C=40 ∙ 0,0013=0,052 ACALCULAMOS V BOMBILLA

V BOMBILLA= IC ∙ RC=0,052 ∙100=5,2 VFIN DEL EJERCICIO

   

TRANSISTOR. SATURACIÓN

Calculamos la caída de tensión en la bombilla. Multiplicamos la intensidad que circula por la bombilla por la resistencia de la bombilla.

VBOMBILLA=IC*RC

Si este valor, VBOMBILLA es más pequeño que VPILA el ejercicio está acabado y el transistor está definitivamente en zona activa.

Si este valor, VBOMBILLA es más grande que VPILA no es físicamente posible y durante nuestros cálculos cometimos un error. Todo está mal desde que supusimos que Ic e IB eran proporcionales. No lo son porque estamos en zona de saturación. VCE=0,2V

I C=V PILA−0,2

RC

   

TRANSISTOR. SATURACIÓN

V=9V

RC=100Ω

R2=1000Ω

R1=1000Ω

V BE=0,7 V

I 1=9−0,7

R1

=8,3

1000=0,0083 A

I 2=0,7R2

=0,7

1000=0,0007 A

I B= I1−I 2=0,0083−0,0007=0,0076 A NINGÚN PROBLEMASUPONEMOS I C= ∙ I B

I C=40 ∙0,0076=0,304 ACALCULAMOS V BOMBILLA

V BOMBILLA= I C ∙ RC=0,304 ∙100=30,4VNO PUEDE SER.FALLA LA SUPOSICIÓN

DE ZONA ACTIVAESTÁ MAL LA SUPOSICIÓN DE

PROPORCIONALIDADV CE=0,2 V

I C=V BOMBILLA

RC

=9−0,2

100=0,088 A