Transistores - Módulo 8.0
¿Qué es un transistor?
Los transistores son semiconductores fabricados con silicio (preferiblemente) o germanio.
Tienen 3 terminales: una entrada, una salida y una tercera que es común a los otros dos terminales (figura 1),
Básicamente, el funcionamiento de un transistor se produce controlando la corriente entre dos terminales (entrada/salida), en función de la corriente o voltaje, en un tercer terminal.
Hay dos tipos principales de transistores:
Bipolar y Efecto de Campo , y dentro de estas categorías, clases específicas para aplicaciones también.
En otras palabras, qué transistor utilizar dependerá de las especificaciones que requiera el circuito electrónico.
Son muy utilizados en amplificadores, conmutación, fuentes de alimentación, etc.
Transistor - Conceptos básicos
Módulo 8.1
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O que é um Transistor
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Transistor Bipolar
Configuración de transistores bipolares
Transistor de base común
Transistor emisor común
Transistor de colector común
Región activa
Curvas de salida
Región de Corte
Región de saturación
Especificaciones de un transistor
Transistor Bipolar
O Transistor Bipolar é formado por duas junções PN ou NP conectadas juntas. Ou seja, o Transistor de Junção Bipolar, é um semicondutor com 3 camadas (tipo um sanduiche), do tipo: PNP ou NPN, como mostrado na figura 1.
Tenga en cuenta que, por ejemplo, la unión PNP es como si estuviera formada por 2 diodos invertidos conectados entre sí como se muestra en el circuito equivalente de la figura 1. Aunque esta comparación no es lo que sucede en la realidad, hace que sea mucho más fácil entender cómo funciona la unión PNP. El transistor funciona.
También podemos ver que las uniones B (Base) son más pequeñas que las uniones del Emisor y del Colector.
En realidad, se trata de una capa semiconductora muy fina, que permite que los electrones inyectados en el Emisor pasen hasta el Colector.
El principio de funcionamiento de ambos tipos de transistores PNP y NPN es exactamente el mismo, estando la única diferencia en la polarización de sus terminales.
Los transistores son dispositivos activos, fabricados con diferentes materiales semiconductores (P o N) que pueden actuar como aislante o conductor, aplicando una pequeña tensión de señal .
La capacidad del transistor para cambiar entre estos dos estados le permite tener dos funciones básicas: "conmutación" que se utiliza a menudo en electrónica digital o "amplificación" en circuitos electrónicos analógicos.
Símbolo de transistor bipolar
El símbolo de los transistores bipolares NPN y PNP se muestra en la figura al lado.
Tenga en cuenta que tienen 3 terminales designadas:
B – Base
C – Coleccionista
E – Emisor
Además, la flecha del emisor apunta hacia afuera, al transistor NPN, y hacia adentro, al PNP.
Polarización de un transistor bipolar NPN
Polarizar un transistor es configurarlo, utilizando corriente y voltaje CC adecuados, de tal manera que el transistor funcione correctamente, permitiendo su uso en numerosas aplicaciones.
Antes de analizar con más detalle la polarización de un transistor bipolar, es importante recordar cómo funciona una Unión PN:
Esta unión, cuando está polarizada directamente, es comparable a un elemento de circuito de baja resistencia.
Cuando tiene polarización inversa, es comparable a un elemento de circuito de alta resistencia.
Como sabemos, la baja resistencia facilita el paso de la corriente y la alta resistencia impide o dificulta su paso.
Ahora con esta información en mente, analicemos las figuras 2 y 3 (Transistor NPN), teniendo en cuenta que:
Hay 2 fuentes (en negro: + y -) que polarizan los terminales (BCE) del transistor,
Corriente (en rojo: Ib, Ic e Ie) que circula por los terminales y,
Voltajes (en verde – Vcb, Veb y Vce) entre estos mismos terminales (figura 3).
Base de análisis y colector (amarillo)
Supongamos ahora que conectamos una fuente de energía entre la base y el colector en polarización inversa (como se muestra en la figura 2), con el positivo de la fuente conectado al colector y el negativo a la base. Con esta polarización inversa la corriente (Ic) es muy pequeña y, a su vez, la resistencia es muy alta.
Importante - Es necesario que esta unión tenga polarización inversa, de lo contrario podría quemar el transistor, además, en un caso real, es necesaria una resistencia (no mostrada), en serie con el positivo de la fuente colectora.
Análisis de base y emisor (verde)
Ahora supongamos que conectamos otra fuente de voltaje entre el emisor y la base en polarización directa, con el positivo de la fuente conectado a la base y el negativo conectado al emisor. La corriente (Ie) fluirá cuando el voltaje exceda un nivel específico (para el silicio, el voltaje es de aproximadamente 0,7 voltios). La resistencia en este caso es baja.
Importante: en un caso real, se necesita una resistencia (no mostrada), en serie con el positivo de la fuente Base.
Análisis de Base, Emisor y Colector (figura 3)
Finalmente estamos listos para ver qué sucede cuando ponemos en funcionamiento ambas uniones de transistores NPN al mismo tiempo. Para comprender mejor cómo funcionan juntas las dos uniones, consulte la figura 3.
As tensões de polarização foram rotuladas como Vce para a alimentação de tensão do coletor e Vbe para a alimentação da tensão de base. A tensão Vbe é pequena normalmente 0,7 volts, necessário para romper a barreira de potencial (como foi visto em Diodos). No entanto, Vce é maior (em torno de 6 volts). Essa diferença nas tensões de alimentação é necessária para ter fluxo de corrente do emissor para o coletor.
Usando o sentido convencional da corrente, Ib, Ic e Ie, têm seu sentido indicado pelas setas em vermelho, temos:
Ie = Ib + Ic, o que pode ser deduzido facilmente pelo sentido das setas.
Também (como mostra a figura 3) designamos as tensões:
Vce (entre Coletor e emissor)
Veb (entre emissor e base)
Vcb (entre coletor e base)
Importante: adotamos aqui o sentido convencional da corrente, ou seja, “indo” de (+) para (-), lembrando que o sentido real da corrente (pois são os elétrons que se movem) é de (-) para (+).
Isso, porém não faz qualquer diferença (quanto aos resultados), pois se você inverter todas as setas de corrente (faça isso como exercício), verá que o resultado continua o mesmo: Ie = Ib + Ic
Bipolarización de un transistor bipolar PNP
En este caso el procedimiento es el mismo que el utilizado en el punto anterior.
La Figura 4 muestra la polarización del transistor PNP, así como las Corrientes.
Tenga en cuenta que aunque es un transistor PNP, la fórmula actual es la misma:
Es decir = Ib + Ic o Ib = Es decir – Ic o Ic = Es decir - Ib
