Construcción de un transistor El transistor está compuesto por tres zo nas de dopado, como se ve en la figura:
Figura 101. Uniones en El Transistor. La zona superior es el "Colector", la zona central es la "Base" y la zona inferior es el "Emisor". El Emisor está muy impurificado, la Base tiene una impurificación muy baja, mientras que el Colector posee una impurificación intermedia. En este ejemplo concreto el transistor es un dispositivo NPN, aunque también podría ser un PNP. En principio es similar a dos diodos. Un transistor es similar a dos diodos, el transistor tiene dos uniones: una entre el emisor y la base y la otra entre la base y el colector. El emisor y la base forman uno de los diodos, mientras que el colector y la base forman el otro. Estos diodos son denominados: "Diodo de emisor" (el de la izquierda en este caso) y "D iodo de colector" (el de la derecha en este caso).
Transistor (a) NPN, (b) PNP
Configuraciones Hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con características especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicación. y se dice que el transistor no está conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0).
Para cada caso se debe analizar las mallas de entradas y salidas Malla de entrada: Malla de salida:
+VBB –IB.RB - VBE
=0
+Vcc –Ic.Rc – VcE = 0
Dicho de otra manera "la sumatoria de las caídas de tensión y de la fuente en cada malla es igual a cero, Asignándoles diferentes signos"
Configuración emisor común
La tensión de entrada se aplica entre base y emisor, y la tensión amplificada se obtiene entre colector y emisor. Esta configuración se denomina amplificador con emisor común, y es el circuito más utilizado por su alta ganancia de tensión y corriente.
Para que una señal sea amplificada tiene que ser una señal de corriente alterna. No tiene sentido amplificar una señal de corriente c ontinua, porque ésta no lleva ninguna información. En un amplificador de transistores están involucradas los dos tipos de corrientes (alterna y continua). La señal alterna es la señal a amplificar y la continua sirve para establecer e l punto de operación del amplificador. Este punto de operación permitirá que la señal amplificada no sea distorsionada. Configuración base común Nota: Corriente de colector y co rriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como tal, debido a la pequeña diferencia que existe entre ellas, y que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores, por esto e s la menos usada de las tres y se dice que no tiene ganancia
Configuración colector común
El amplificador seguidor emisor, también llamado colector común, es muy útil pues tiene una impedancia de entrada muy alta y una impedancia de salida baja. Esta configuración sólo tiene ganancia de corriente, siendo la tensión de salida apenas 0,6V inferior a la de entrada Nota: La impedancia de entrada alta es una c aracterística deseable en un amplificador pues, el dispositivo o circuito que lo alimenta no tiene que entregarle mucha corriente (y así cargarlo) cuando le pasa la señal que se desea amplificar.
Polarización Para que un transistor bipolar funcione adecuadamente, es necesario polarizarlo corr ectamente. Para ellos se debe cumplir que: - La juntura BASE - EMISOR este polarizado directamente, y - La juntura COLECTOR – BASE este polarizado inversamente. Ejemplo: Si el transistor es NPN, la base debe tener un voltaje positivo con respecto al emisor y el colector debe tener un voltaje también positivo pero, mayor que el de la base. En el caso de un transistor PNP debe ocurrir lo contrario.
Punto Q Obtener el punto de trabajo Q de un dispositivo consiste básicamente en obtener el valor de las diferentes tensiones y corrientes que se establecen el funcionamiento el mismo en su punto más estable. El análisis del punto de trabajo de un dispositivo, se puede llevar a cabo de dos formas diferentes: analítica (realizando un análisis matemático de todas las ecuaciones implicadas) o gráfica ( recta de carga en continua). Método analítico, se basa en resolver el sistema de ecuaciones que se establece teniendo en cuenta:
Las leyes de Kirchoff aplicadas a tensiones y co rrientes. El comportamiento del T según la región de funcionamiento. Las relaciones eléctricas del circuito de polarización usado.
Seis variables definen el comportamiento de los TB npn: IB , IC , IE , VCE , VBE y VBC Tres estructuras de funcionamiento: emisor común, base común y colector común Normalmente los fabricantes suelen dan la información correspondiente a emisor común. Dónde: 13 IE = IB + IC ; VCE = VBE – VBC Para obtener el punto Q solamente es necesario: IBQ, ICQ ; VCEQ y VBEQ Dado que lo que se busca son las te nsiones y corrientes en continua: a) Anular los generadores de corriente o tensión alterna (los de tensión se sustituyen por cortocircuitos y los de corriente por circuitos abiertos). b) Sustituir por circuitos abiertos los condensadores y por cortocirc uitos las inductancias. C) El punto Q se encuentra siempre sobre la recta de carga en continua. d) Un método para elegir el punto Q adecuado se basa en representar previamente la recta de carga, para poder evaluar las diferentes posibilidades.
Polarización con una fuente
La polarización con una fuente sin resistencia de emisor es poco recomendable por carecer de estabilidad; bajo ciertas c ondiciones se puede producir deriva térmica que autodestruye el transistor.
La polarización con una fuente es mucho más e stable aunque el que más se utiliza con componentes discretos es el circuito de auto polarización.
Polarización con dos fuentes
Aplicaciones del transistor Como interruptor: Un transistor funciona como un interruptor para el circuito conectado al colector (Rc) si se hace pasar rápidamente de corte a saturación y viceversa. En corte es un interruptor abierto y en saturación es un interruptor cerrado. Los datos para calcular un circuito de transistor como interruptor son: el voltaje del circuito que se va a encender y la corriente que requiere con ese voltaje. El voltaje Vcc se hace igual al voltaje nominal del circuito, y la corriente corresponde a la corriente Icsat. Se calcula la corriente de saturación mínima, luego la resistencia de base mínima: IBSAT min = Icsat / RBMax = Von/IBsat min Donde Von es el voltaje en la resistencia de base para encender el circuito, el circuito debe usar una RB por lo menos 4 veces menor que R Bmax. Adicionalmente se debe asegurar un voltaje en R B de apagado Voff que haga que el circuito entre en corte.
La principal aplicación de transistor como interruptor es en los circuitos e integrados lógicos, allí se mantienen trabajando los transistores entre corte o en saturación, en otro campo se aplican
para activar y desactivar relés, en este caso como la carga es inductiva (bobina del relé) al pasar el transistor de saturación a corte se presenta la "patada inductiva" que al ser repetitiva quema el transistor se debe hacer una protección con un diodo en una aplicación llamada diodo volante.
Como amplificador:
Consiste en elevar el nivel de señal eléctrica que contiene una determinada información.
