Transistor de

Unión Bipolar

BJT

Nombre: C.I: Cristian Gamez

El Transistor de unión bipolar BJT es un dispositivo electrónico de estado sólido conformado por dos diodos PN en sentidos opuestos.

Debido a está unión se originan dos tipos de Transistores NPN y PNP . Quedan formadas tres regiones:Emisor: zona muy dopada, comportándose como un metal; este terminal funciona como emisor de portadores de carga.Base: zona muy estrecha, que separa el emisor del colector.Colector: de extensión mucho mayor

Estructura de los BJT

Funcionamiento del BJT

Para que un transistor pueda funcionar correctamente, se tienen que

cumplir una serie de condiciones:

• El espesor de la base sea muy pequeño

• El emisor esté mucho más dopado que la base

• Esté bien polarizado, es decir a las tensiones adecuadas

El transistor posee tres estados o regiones de operación:

• Región Activa: En esta región la corriente de colector (Ic)

depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β

(ganancia de corriente, que es un dato del fabricante) y de las

resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor.

Esta región los amplificadores son utilizados como amplificadores

de señal ya sea de corriente o tensión.

Región de Saturación: El transistor permite el paso de corriente

desde el colector al emisor. Esta corriente no puede ser muy

elevada, ya que la propia corriente calienta al transistor por efecto

Joule y si se calienta el dispositivo se dañará de forma permanente.

Es decir cuando Ic=Ie=Imax.

Región de Corte: El transistor no permite el paso de corriente

entre el colector y el emisor, se comporta como si fuera un

interruptor abierto, el transistor prácticamente esta apagado, es

decir Ib = Ic = Ie =0A

Región inversa: Al invertir las condiciones de polaridad del

funcionamiento en modo activo, el transistor entra en

funcionamiento en modo inverso. Así las regiones de colector y

emisor intercambian roles. Debido a que la mayoría de los BJT son

diseñados para maximizar la ganancia de corriente en modo activo,

el parámetro beta en modo inverso es drásticamente menor al

presente en modo activo.

Funcionamiento del BJT

Según la polarización de cada unión, se obtiene un modo

de trabajo diferente

• En la región Activa – Directa, el BJT se comporta como

una fuente controlada. (Amplificación).

• En corte solo circulan corrientes inversas de saturación

de las uniones, comportándose como un interruptor

abierto.

• En saturación la tensión a través de la unión colector es

pequeña y se asemeja a un interruptor cerrado.

• Activo- Inverso no tiene utilidad en la amplificación.

Modos de Trabajo de BJT

Aunque el transistor posea sólo tres terminales, se puede realizar su

estudio como un cuadripolo ( dos terminales de entrada y dos de sa-

lida) si uno de sus terminales es común a la entrada y salida.

• Base Común: permite adaptar una fuente de baja resistencia que

ataca a una carga de alta resistencia.

• Colector Común: adapta una fuente de alta resistencia de salida a

una de carga de bajo valor.

• Emisor Común: se aproxima más al amplificador de corriente ideal.

Configuraciones del

BJT

Circuitos de Polarización

• El punto de trabajo o de reposo (Q) de un transistor es el punto de

la

recta de carga que determina el valor de la tensión colector-emisor y

de las corrientes de colector y base.

• Se sitúa el punto de trabajo en la región característica donde

respon-

de con más linealidad, de modo que cualquier cambio en la señal de

Entrada tenga una respuesta proporcional a la salida. Se sitúa en un

determinado lugar en la recta de carga.

• El aumento de temperatura modificará el comportamiento del tran-

sistor (cambia la corriente inversa en la unión pn polarizada

inversamente) .

• Los circuitos de polarización insensibilizan al transistor frente a

variaciones de β.

• La polarización con doble fuente no se suele usar por ser costoso y

complicado de utilizar.

Polarización

Por Resistencia de Base: La expresión de la malla de salida:

Tomando en cuenta :

Tomando como punto de partida para el análisis de dicho circuito la malla deentrada:

Intersección de la curva IB con la curva característica del transistor se obtiene el punto de polarización.

Por divisor de tensión

Polarización

Uno de los más empleados en amplificación ya que el valor de R1 y R2 determinan la ubicación del punto Q. Mejora la estabilidad. Esto se debe también a la resistencia en el emisor

La simplificación del circuito de base empleando el teorema de Thévenin, es de gran ayuda para el estudio práctico de esta configuración

la tensión y resistencia efectiva vista desde el terminal de la base son:

Polarización

Es necesario determinar R1 y R2 para establecer el punto de polarización requerido, así como lograr la máxima estabilidad posible del mismo. Se analiza el circuito resultante

Podemos calcular R1 y R2. una vez obtenido el valor de RTH

En la mayoría de las aplicaciones R1 >R2, por lo tanto:

Potencia disipada por un BJT

• En un BJT se disipa potencia como consecuencia de un paso

de corriente existiendo una caída de potencial.

• Los puntos donde se disipa potencia son las dos uniones (de emisor

y de colector).

• Al ser la tensión base-emisor mucho menor que la colector-

emisor, se puede simplificar la potencia disipada como:

• La temperatura a la que trabaja el transistor se ve afectada

por el calor que se genera en él cuando circula una

determinada intensidad. Esto influye de manera significativa

en los transistores, ya que la corriente inversa de saturación

aumenta con la temperatura, aumentando así la corriente de

colector para la misma intensidad de base (aumenta b).

El BJT en Conmutación

• Los circuitos de conmutación son aquellos en los que el paso

de

bloqueo a saturación se considera inmediato, es decir, el

transistor no permanece en la zona activa.

• Los circuitos típicos del transistor en conmutación son los

multivibradores y la báscula de Schmitt.

• Los multivibradores se aplican en los sistemas electrónicos de

temporización, generación de señales cuadradas, intermitencias.

• Las básculas de Schmitt tienen su principal aplicación en

sistemas de detección que utilizan sensores, de forma que se

comporta como un interruptor activado por las variaciones de

algún parámetro físico detectado por el sensor.

• El transistor BJT en CORTE.

• El transistor BJT en SATURACION.

El BJT en Corte y Saturación

CORTE:

– El BJT en corte tiene su Ib a cero amperios.

– La Ic es igual a la de fugas: Iceo (del orden de nA a T=300ºK)

– La tensión Vce es Vcc si se desprecia la caída producida por la

corriente

de fugas.

– El BJT se comporta como un interruptor abierto.

SATURACION:

– En esta zona la Vce es aproximadamente de 0,2 voltios.

– La Ic es aproximadamente igual a Vcc dividido por la suma de

resistencias en la malla de colector – emisor.

– Se comporta como un interruptor cerrado.

El tiempo de conmutación de un estado a otro limita la frecuencia

máxima de trabajo

Aplicaciones

Amplificación de todo tipo (radio, televisión, instrumentación)

· Generación de señal (osciladores, generadores de ondas,

emisión de radiofrecuencia)

· Conmutación, actuando de interruptores (control de relés,

fuentes de alimentación conmutadas, control de lámparas,

modulación por anchura de impulsos PWM)

· Detección de radiación luminosa (fototransistores)

· Se usan generalmente en electrónica analógica y en la

electrónica digital como la tecnología TTL o BICMOS.

· Son empleados en conversores estáticos de potencia, controles

para motores y llaves de alta potencia (principalmente

inversores), aunque su principal uso está basado en la

amplificación de corriente dentro de un circuito cerrado.