TRANSISTORES BIPOLARES

TRANSISTORES BIPOLARES

La señal de radio o televisión recibida por una antena es tan débil que no sirve para excitar un altavoz. Por lo tanto, la señal débil se debe amplificar hasta que tenga la potencia suficiente para ser útil. Antes de 1951, las válvulas eran el elemento principal empleado para amplificar señales débiles. A pesar de que amplifican muy bien, las válvulas tienen varias desventajas. En primer lugar, poseen un filamento interno de caldeo que consume 1W o más de potencia. En segundo lugar, su vida dura unos cuantos miles de horas, ya que el filamento se quema al cabo de ese tiempo. En tercer lugar, ocupan demasiado espacio. En cuarto lugar, disipan calor que eleva la temperatura interna del equipo electrónico.

En 1951, Schockey inventó el primer transistor de unión, un dispositivo semiconductor capaz de amplificar señales de televisión y radio. Las ventajas del transistor superan los inconvenientes de las válvulas. En primer lugar, no tiene filamento calefactor, por lo tanto consume una potencia mucho menor. En segundo lugar, como un transistor es un dispositivo semiconductor, puede durar indefinidamente. En tercer lugar, como es tan pequeño ocupa mucho menos espacio. En cuarto lugar, como los transistores disipan mucho menos calor, el equipo electrónico puede funcionar a temperaturas más bajas.

EL TRANSISTOR SIN POLARIZACION

Un transistor tiene tres zonas de dopado. El emisor que está fuertemente dopado; su función consiste en emitir o inyectar electrones libres a la base en el caso de ser un transistor npn. La zona más estrecha es la base, de un dopado muy ligero, que deja pasar la mayor parte de los electrones inyectados por el emisor. El nivel de dopado del colector es de un valor intermedio y se llama así

porque colecta o recoge los electrones provenientes de la base. Si los portadores enviados por el emisor son huecos, el transistor es pnp.

CORRIENTES EN UN TRANSISTOR

En el transistor hay tres corrientes distintas, IE corriente de emisor, IB corriente de base e IC corriente de colector. Como el emisor es la fuente de electrones, su corriente es la mayor de las tres. Casi todos los electrones del emisor circulan hacia el colector; por lo tanto la corriente de colector es aproximadamente igual a la corriente de emisor. La corriente de base es muy pequeña comparada con las otras dos corrientes. En transistores de baja potencia, la corriente de base generalmente es menor que el 1 por 100 de la corriente de colector.

Recuerde que la ley de Kirchhoff, establece que la suma de todas las corrientes que entran a un nudo o unión es igual a la suma de todas las corrientes que salen de ese nudo o unión. Al aplicarse en un transistor, proporciona una importante relación entre las corrientes.

IE = IC + IB

Esta ecuación indica que la corriente de emisor es la suma de corriente de colector y la corriente de base. Como la corriente de base es mucho menor que la corriente de colector, la ecuación sugiere de inmediato la idea que la corriente de colector es igual a la corriente de base.

Una de las cosas que hacen que el transistor sea útil es que la corriente de colector es mucho mayor que la corriente de base. De hecho la ganancia de corriente β de un transistor se define como la corriente de colector dividida por la corriente de base. Y se expresa por:

IB=IC/b

Esta es la clase de ecuación que se utiliza miles de veces, por lo que hay que memorizarla. Para transistores de baja potencia, la ganancia de corriente generalmente oscila entre 100 y 300. Incluso algunos transistores de mucha potencia tienen ganancias de corriente entre 20 y 100.

Ejercicios

1. Si el transistor tiene una corriente de colector de 10mA y una corriente de base de 40µA. ¿Cuál es la ganancia de corriente del transistor?

2. Si el transistor tiene una ganancia de corriente de 175 y una corriente de base 0,1mA. ¿Cuál es el valor de la corriente de colector?

3. Si el transistor tiene una corriente de colector de 2mA y la ganancia de corriente es de 135. ¿Cuál es el valor de la corriente de base?

LA CONEXIÓN EMISOR COMÚN.

En la figura, el lado común o masa de cada fuente de tensión está conectado al emisor. Debido a esto, el circuito se conoce como configuración emisor común (EC). Observe que el circuito tiene dos mallas. La de la izquierda que es el circuito de base y la malla de la derecha que es el circuito de colector.

Por lo general la fuente de la base Vbb está comprendido entre 5V y 15V en la mayor parte de las aplicaciones de baja potencia..

CURVA CARACTERÍSTICA DE ENTRADA

Debido a la barrera de potencial del diodo de emisor, la fuente de tensión de la base tiene que ser mayor que 0,7V en los transistores de silicio. Si no se satisface esta condición, el diodo de emisor no conducirá y la corriente de base será cero

Por ejemplo si en el circuito anterior Vbb= 10V y Rb= 100Kohm ¿Cuál es la corriente de base?

(Utilice LKV para resolverlo)

CURVA CARACTERÍSTICA DE SALIDA

En esta curva cuando Vce es cero, el diodo de colector no tiene polarización inversa; por lo tanto la corriente de colector vale cero. Para Vce entre cero y aproximadamente 1Volt, la corriente de colector se eleva rápidamente y luego se mantiene casi constante, esto está ligado con la idea de la polarización inversa del diodo del colector.

La horizontalidad de la curva indica que la corriente de colector es constante y aproximadamente 1mA para cualquier tensión de colector entre 1 y 40Volt.

Si Vce es mayor a 40Volt, el diodo de colector entra en la zona de ruptura y se pierde el

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