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Clasificación, funcionamiento y ejemplos
Tipo: Apuntes
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Nicolás Cabrera Ariza Pablo Antonio Ariza Saboya Michael Giovanny Sarmiento Castañeda Victor Sebastian Parra Camargo Abril 2020 Escuela Tecnológica Instituto Técnico Central la Salle. Facultad de electromecánica Electrónica análoga
Resumen El transistor es uno de los inventos más importantes del siglo pasado. Es así que la llegada del transistor impulsó lo que ahora se llama la revolución electrónica. Sin la invención del transistor, la mayoría de los dispositivos electrónicos de los que somos tan dependientes no existirían. Los aparatos tecnológicos más indispensables de la era moderna se basan en el transistor; computadores, televisores, teléfonos, tabletas, laptops, enrutadores los cuales tienen miles de millones de ellos. Por lo tanto y teniendo en cuenta la gran importancia del transistor, en este informe mencionara los conceptos básicos y fundamentales de los transistores bipolares BJT, tales como su funcionamiento, aplicaciones, clases, conexiones, ejemplificaciones y ejercicios para el cálculo de variables referentes al diseño de circuitos con aplicación de estos transistores.
1. Introducción El transistor de unión bipolar (del inglés bipolar junction transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite aumentar la corriente y disminuir el voltaje, además de controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja. Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BiCMOS. El transistor bipolar fue el primer dispositivo activo de estado sólido. Fue inventado en 1949 en los Laboratorios Bell por W. Schockley, J. Bardeen y W. Brattain (que recibieron el premio Nobel en 1956).
Figura 2. Símbolo y conexiones de transistor
El transistor básicamente es un amplificador de corriente, existe una relación β = 100 en la que la corriente I C = β IB , con la cual teniendo IB que es pequeña podemos variar la corriente IC que es grande es decir; IE=IC+IB , donde IB siempre es pequeña. Figura 3. Relación de corrientes
Los transistores BJT están formados por dos uniones de tipo “P y N” o bien de dos diodos semiconductores. Existen dos tipos transistores BJT, el de tipo NPN y el PNP. Las letras hacen referencia a las capas de material semiconductor que están construidos. N= Carga Negativa P=Carga Positiva
Los transistores de unión bipolar tienen diferentes regiones operativas, definidas principalmente por la forma en que son polarizados: Región de corte : Un transistor está en corte cuando: Corriente de colector = corriente de emisor = 0, (IC = IE = 0); VCE=VCC; 0<VBE<0,7v En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0) De forma simplificada, se puede decir que el la unión CE se comporta como un circuito abierto, ya que la corriente que lo atraviesa es cero. Región activa o de amplificador : Corriente del emisor = (β+ 1)·Ib ; IC=β Ib; 0<VCE<VCC; VBE≈ 0,7V Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente, es un dato del fabricante) y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta región es la más importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador de señal. Región de saturación : Un transistor está saturado cuando: Corriente de colector ≈ corriente de emisor = corriente máxima, (IC ≈ IE = Imáx); VBE>0,7V ; VCE≈ 0V En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos. Se presenta cuando la diferencia de potencial entre el colector y el emisor desciende por debajo del valor umbral VCE, sat. Cuando el transistor está en saturación, la relación lineal de amplificación IC=β·IB (y por ende, la relación IE=(β+1)·IB ) no se cumple. De forma simplificada, se puede decir que la unión CE se comporta como un cable, ya que la diferencia de potencial entre C y E es muy próxima a cero.
Solo se debe Usar el transistor en región de corte para abrir y cerrar, aplicaciones digitales, ejemplo; controladores. La región de amplificador se debe usar para controlar formas de ondas de corriente y aplicaciones análogas. Para la región de saturación no se encuentra aplicación debido a que no se puede controlar.
I C = β IB → IB =^ IC β^ IE = IC + I B → IE = I C +^ IC β
β
β+
3. Ejercicios
5. Lista de referencias Nashelsky, r. l. (2009). Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Naucalpan de Juárez, estado de México: Pearson educación Data. URL https://www.cdmxelectronica.com/transistores-bjt/ El transistor bipolar Gerold W. Neudeck Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 2ª edición.1994 Data. URL http://mrelbernitutoriales.com/transistor-bjt/transistor-bipolar-conociendolo/ B.G. Streetman, S. Banerjee, “Solid State Electronic Devices”, Prentice Hall, 2000. Data. URL http://electronica.ugr.es/~amroldan/deyte/cap03.htm
