INDICE

INTRODUCCION.......................................................................................................................1

TRANSISTOR BIPOLAR DE UNIÓN (BJT)...............................................................................2

Operación del BJT.............................................................................................................3

Zona activa:..................................................................................................................4

Zona inversa:................................................................................................................6

Zona de corte:..............................................................................................................6

Zona de saturación:......................................................................................................7

Configuración del BJT como Amplificador de Señales......................................................7

Configuración Base-Común..........................................................................................8

Configuración Emisor-Común.......................................................................................9

Configuración Colector Común..................................................................................10

Curvas Características del BJT........................................................................................11

Límites de Operación del BJT.........................................................................................12

Especificaciones del Fabricante......................................................................................13

TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO (FET)........................................................................14

Operación del BJT...........................................................................................................15

Polarización para un FET Canal N (Similar al canal P).................................................15

Curvas Características del FET........................................................................................16

Curvas de Salida.........................................................................................................16

Curva de Transferencia...............................................................................................19

Circuitos de Polarización................................................................................................19

Tipos de Circuitos de Polarización..............................................................................20

CONCLUSION.........................................................................................................................22

REFERENCIAS ELECTRONICAS................................................................................................23

INTRODUCCION

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones

de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la

contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia").

Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos domésticos de

uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos de

microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de

cuarzo, ordenadores, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de

rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, teléfonos celulares, etc.

Dichos dispositivos electrónicos se construyen principalmente de Silicio o

Germanio. Se tienen varios tipos de transistores, los cuales se pueden ubicar en dos

grupos:

BJT: Transistor Bipolar de Unión

FET: Transistor de Efecto de Campo

El transistor de efecto de campo, es controlado por voltaje a diferencia del

transistor bipolar de unión que es controlado por corriente.

1

TRANSISTOR BIPOLAR DE UNIÓN (BJT)

El transistor bipolar de unión (BJT, por sus siglas en ingles: Bipolar Junction

Transistor) es también conocido como transistor de unión. Como su nombre lo

indica, es un dispositivo de tres terminales, dos uniones y doble polaridad.

Está formado por la unión de material tipo P y tipo N a manera de capas,

dando así la clasificación del BJT en NPN y PNP, tal como se muestra en la siguiente

figura.

A cada capa se le asocia un terminal, y reciben los nombres de:

E = Emisor ; B = Base ; C = Colector

Las capas de los extremos (de mayor espesor) corresponden a los terminales E

y C. La capa central, de menor espesor, corresponde al terminal B.

La capa asociada al terminal Emisor posee el mayor nivel de impurezas, lo que

indica alta conductividad debida a los portadores mayoritarios. La capa asociada al

terminal Colector está menos dopada que la capa Emisor, por lo cual es un

poco menos conductiva que esta última. La capa asociada al terminal Base posee un

ligero nivel de impurezas, lo que indica que esta capa tiene una alta resistencia

para los portadores mayoritarios, es decir, es una capa de baja conductividad.

2

El símbolo circuital para el BJT NPN y el BJT PNP es similar,

diferenciándose entre ellos por el sentido de la corriente en cada dispositivo.

BJT NPN BJT PNP

Operación del BJT

Los transistores de unión bipolar tienen diferentes regiones operativas,

definidas principalmente por la forma en que son polarizados. La operación del

transistor se logra con la polarización de cada unión PN o NP del dispositivo.

Dependiendo del tipo de polarización (directa o inversa) de cada unión, se tendrá al

transistor operando en una zona de trabajo específica de acuerdo con la siguiente

tabla:

Polarización Zona

Operativa CaracterísticasUnión E-B Unión B-C

Directo Inverso Activa Ie = (β + 1)·Ib ; Ic= β·Ib

Inverso Directo Inversa Ie < 0 ; Ic < 0

Directo Directo Saturación Ic ≈ Ie = Imax

Inverso Inverso Corte Ic = Ie = 0

3

Zona activa:

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. La ubicación

del transistor en la zona activa, permite el uso del dispositivo como

amplificador de señales, por tal razón se hará énfasis en esta zona de operación.

PNP en la Zona Activa

La unión E-B está polarizada directamente y la barrera de potencial en la

unión es estrecha, lo que permite la conductividad debida a los portadores

mayoritarios del material tipo P al material tipo N. La unión B-C está polarizada

inversamente y no hay conducción debido al flujo de portadores mayoritarios,

pero si se presenta un flujo de portadores minoritarios del material tipo N al

material tipo P.

4

En vista de que la capa asociada al terminal Base tiene muy baja

conductividad, muy pocos portadores mayoritarios irán hacia ese terminal. La mayor

parte de los portadores mayoritarios que vienen de la unión E-B, al llegar al

material tipo N de la unión B-C se convierten en portadores minoritarios que

provocan la conductividad en esta unión polarizada inversamente.

Se puede resumir entonces que en un BJT PNP la conductividad (corriente) se

presenta desde el terminal Emisor hacia el terminal Colector con una muy baja

corriente hacia el terminal Base. Todo esto permite establecer una ecuación para las

corrientes en un BJT PNP:

IE = IB + IC

NPN en la Zona Activa

En el BJT NPN el sentido de las corrientes a través del dispositivo lleva

el sentido contrario al del BJT PNP. La figura siguiente muestra la polarización de

las uniones, el efecto sobre la barrera de potencial de cada unión, el flujo de

portadores, así como también el sentido de las corrientes en el dispositivo.

5

La corriente en un BJT NPN se presenta de Colector a Emisor con muy poca

corriente a través del terminal Base, se puede concluir que en un BJT NPN se

sigue cumpliendo la ecuación de corrientes del BJT PNP, por lo cual la

ecuación se conoce en general como: “Ecuación de corrientes del BJT(IE = IB + IC)”

Zona inversa:

Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el

transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso. En este modo, las

regiones del 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.

Zona de corte:

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.

6

Zona de saturación:

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 esta el 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 el la unión CE se comporta como un cable, ya

que la diferencia de potencial entre C y E es muy próxima a cero.

Configuración del BJT como Amplificador de Señales

Un amplificador es un dispositivo que eleva o aumenta la magnitud de una

señal de entrada sin modificar su forma de onda.

En el amplificador las señales son medidas con respecto a un punto común y en

vista de que el transistor es un dispositivo de tres terminales, su uso en los

amplificadores requiere que uno de sus terminales sea común a los otros dos.

Dependiendo del terminal que se tome común a los otros dos, se tendrá

una configuración específica del transistor para su uso como

amplificador. Estas configuraciones son:

7

Configuración Base-Común

Para la configuración de base común con transistores PNP y NPN, la

terminología de la base común se deriva del hecho de que la base es común tanto a la

entrada como a la salida de la configuración. A su vez, por lo regular la base es la

terminal más cercana a, o que se encuentra en, el potencial de tierra.

Existe una relación de proporcionalidad entre la corriente de salida (IC) y la

corriente de entrada (IE) en la configuración base común: IE ≈ IC. La relación de

proporcionalidad entre estas dos corrientes viene dada por el factor de amplificación

de corriente de base común (α). El valor de α se evalúa en c.c., es decir para voltaje

de salida constante como:

α=I c

I E

Como IE > Ic ; α ≈ 1 y < 1. Esta configuración no produce ganancia de

corriente, pero si de tensión. En la configuración base común, los valores de

corriente de salida, “amplificación”, o mejor dicho es “reducción” siempre son

menores a 1 (No quiere decir que tendremos corrientes de 1 A, sino que la

corriente de colector base será menor a la corriente de emisor base ejemplo IE = 7

8

puede originar una corriente IC = 6.9, siendo la entrada de señal en el emisor y el

colector la salida, VCB, la cual está en fase con respecto a la entrada VEB.

Configuración Emisor-Común

La configuración de transistor que se encuentra más a menudo aparece en la

figura 10 para los transistores PNP y NPN. Se le denomina configuración de emisor

común debido a que el emisor es común o hace referencia a las terminales tanto de

entrada como de salida (en este caso, es común tanto a la terminal de base como a la

de colector).

La relación de proporcionalidad entre la corriente de salida (IC) y la corriente

de entrada (IB) en la configuración emisor común viene expresada por el factor de

amplificación de corriente de emisor común (β).

El valor de β se mide en c.c. para un punto de operación estático del transistor

(salida fija) como:

β=I c

I B

El valor de β puede relacionarse con el valor de α a partir de la ecuación de

corrientes del BJT, de las cuales se obtiene:

9

β= α1−α

y α= β1+ β

Además con el valor de β y la ecuación de corrientes del BJT se puede

determinar el valor de IE como:

I E=(β+1)I B

La configuración emisor común puede utilizarse para amplificación de voltaje,

corriente o potencia, además de poder actuar como interruptores. En esta

configuración por una corriente pequeña de entrada se obtiene una corriente enorme

de salida ejemplo para 10uA de entrada se obtiene 1 mA de salida, pero no se tiene la

estabilidad de la configuración base común donde las corrientes son muy similares.

Por otro lado, esta configuración tiene una salida desfasada con respecto a la entrada.

Configuración Colector Común

En la configuración de colector la amplificación de corrientes es similar a la

que realiza la configuración emisor común con la diferencia de que en la

configuración colector común la salida está en fase con la entrada. La ganancia de

voltaje es ligeramente menor que la unidad. Se caracteriza por tener una elevada

impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, lo que permite el uso de esta

configuración como convertidor de impedancias y como aislador. La figura siguiente

muestra una configuración del BJT NPN en colector común. Obsérvese que el

colector se encuentra conectado a la tierra aunque el transistor esté conectado de

manera similar a la configuración del emisor común.

10

Curvas Características del BJT

El comportamiento del BJT se representa gráficamente a través de dos curvas:

Curva de entrada y Curvas de Salida. Estas curvas características del BJT son propias

de cada configuración. La curva de entrada relaciona la corriente de entrada con el

voltaje de entrada para mostrar gráficamente el voltaje de salida. La siguiente figura

muestra una curva de entrada general.

Las curvas de salida, relaciona la corriente de salida con el voltaje de salida

para los diferentes valores de corriente de entrada constante. Cada curva de salida

11

corresponde a una curva de corriente de entrada constante. La siguiente figura

muestra un juego de curvas de salida general de forma ideal.

Límites de Operación del BJT

En las curvas de salida del transistor BJT se pueden identificar las zonas de

operación del transistor: corte, saturación, activa e invertida; tal como indica la figura

siguiente, donde se muestra el juego de curvas de salida para un BJT en configuración

Emisor Común.

12

Especificaciones del Fabricante

VCEO: Máximo voltaje de colector a emisor en la zona lineal. VBEO: Máximo

voltaje de base a emisor.

ICBO: Máxima corriente en la zona de corte.

ICBmax: Máxima corriente de colector a base en la zona lineal.

Pdmax: Potencia máxima disipada por el dispositivo.

Tjmax: Temperatura máxima permitida en cada unión del BJT.

TCO: Máxima temperatura en la carcaza del transistor, por debajo de la cual se

tiene Pdmax.

β ò hfe: Factor de amplificación de corriente en emisor común.

α: Factor de amplificación de corriente en base común.

TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO (FET)

13

El transistor FET está formado por un bloque de material tipo n o tipo p junto

con dos contactos de un material de tipo opuesto al material del bloque, tal como

muestra la siguiente figura.

Cada extremo del bloque corresponde a un terminal, identificados como:

S = Surtidor o Fuente ; D = Drenador ; G = Compuerta (Gate)

El espacio entre los dos contactos se llama canal y da la clasificación del FET

en FET canal N y FET canal P. La siguiente figura ilustra la estructura de estos FET.

El símbolo circuital utilizado para estos dispositivos se muestra en la figura

Operación del BJT

14

La operación del transistor depende de la polarización de las uniones PN o

NP del dispositivo. Durante la operación normal del FET no se hace fluir corriente

a través de las uniones. En lugar de esto, la conducción ocurre únicamente a través

del canal. Por tanto las uniones PN o NP del dispositivo se polarizan inversamente.

Mientras no exista polarización en el dispositivo no hay conducción en el mismo.

Polarización para un FET Canal N (Similar al canal P)

La polarización para un FET canal P es similar a la de canal N, simplemente

se invierte la polaridad de las fuentes de polarización y por supuesto el sentido de las

corrientes.

Para polarizar inversamente las uniones PN, las regiones P deben estar a un

potencial menor que las regiones N.

VDS → Fuente de polarización para el canal N. Drenador positivo con respecto

a Surtidor. Se establece una corriente de Drenador a Surtidor ID.

VGS → Fuente de polarización para regiones P. Compuerta negativa con

respecto a Surtidor. No hay corriente a través de las uniones, por tanto IG=0.

15

El hecho de que IG=0 indica que el FET presenta una alta impedancia de

entrada así como también la igualdad entre las corrientes de Drenador y Surtidor,

ID=IS.

La polarización inversa provoca un aumento en la barrera de potencial,

aumentando así la resistencia del canal. La barrera de potencial es mas ancha hacia el

Drenador, ya que hacia este terminal se tiene la mayor polarización inversa.

El grosor de la barrera de potencial controla la corriente ID y este grosor

depende de la polarización dada por VGS y VDS, es decir, VGS y VDS

controlan a ID. Es por esta razón que se define al FET como un dispositivo

controlado por voltaje, porque un voltaje de entrada VGS controla la señal de

salida ID.

Curvas Características del FET

Las curvas del FET que caracterizan al dispositivo son:

Curvas de Salida, iD vs. VDS

Curva de Transferencia, iD vs. VGS

No hay curva de entrada como en el caso del BJT, puesto que aquí la corriente

de entrada IG=0.

Curvas de Salida

16

Estas curvas son parecidas a las curvas de salida del BJT. En el FET se

tendrá una curva de salida para cada valor de VGS.

En las curvas de salida se pueden observar las diferentes zonas o

regiones de operación del FET.

Zona Resistiva o Lineal (Zona Ohmica):

Es la zona cercana al eje iD, delimitada en cuanto a voltaje por: 0<VDS<VPO. La

variación de iD en esta zona es lineal y el dispositivo se comporta como una

resistencia controlada por voltaje. A medida que VDS aumenta de cero hasta VP, la

corriente iD aumenta linealmente a pesar del aumento de la resistencia del canal,

debido a que el aumento de VDS contrarresta el aumento de la resistencia.

Zona Saturada o Zona de Corrientes Constantes

Cuando VDS aumenta por encima de VP, la corriente iD aumenta mas

lentamente debido al estrangulamiento del canal ocasionado por la unión de las dos

barreras de potencial correspondiente a cada unión PN o NP. Sin embargo, el

aumento de VDS mantiene la corriente iD en un valor constante.

17

La zona en la cual iD es constante se conoce como zona de saturación y la zona

útil para el uso del dispositivo como amplificador de señales.

La zona de saturación está limitada en cuanto a voltaje por: VP<VDS<VDSO,

donde VDSO es el máximo voltaje entre Drenador y Surtidor indicado por el fabricante.

Zona de Ruptura

Es la zona para la cual iD aumenta drásticamente para pequeños aumentos de

tensión VDS por encima de VDSO, es decir, VDS>VDSO.

Zona de Corte

Es la zona para la cual iD = 0 sea cual sea el valor de VDS y se debe a que VGS se

hace tan negativo que el canal se obstruye totalmente por la unión de las dos barreras

de potencial. El valor de VGS para el cual iD = 0 es suministrado por el fabricante del

transistor como:

VGSO → Máximo voltaje entre Compuerta y Surtidor.

La relación |VGSO|=|VPO| indica que para iD = 0 se debe tener VGSO= -VPO en

magnitud.

Zona Limitada por Potencia Disipada

Al igual que en el BJT, sobre las curvas de salida del FET también se indica la

limitación de la zona lineal del FET, a través de curvas de potencia tipo hipérbola,

dadas por la relación: PD=VDS*iD, hacia el lado superior derecho de las curvas.

18

Curva de Transferencia

La curva de transferencia se obtiene a partir de las variaciones de ID con

respecto a VGS, en la zona de saturación. Esta variación de ID con respecto a VGS para

un VDS constante no es lineal y se expresa matemáticamente como:

I D=I DSS(1− V GS

V PO)

2|vDS =Ctte

Esta expresión se conoce como Ecuación de Transferencia y permite obtener

ID en la zona de saturación para cualquier valor de VGS, conociendo previamente

IDSS y VPO los cuales son generalmente dados por el fabricante.

Circuitos de Polarización

El circuito de polarización se utiliza para ubicar al FET dentro de la zona de

saturación de la curva de salida. Para lograr esta ubicación es necesario polarizar las

uniones PN inversamente y así también lograr IG = 0, manteniendo elevada la

impedancia de entrada del FET. Un circuito de polarización es un circuito de c.c.

formado por: fuentes de c.c., resistencias y el transistor.

19

Tipos de Circuitos de Polarización

El análisis de este tipo de circuitos involucra la Identificación de la entrada y la

salida, así como también la obtención de las ecuaciones tanto para la entrada como

para la salida del circuito.

Al igual que para el BJT, existen tres configuraciones del FET para su

uso como amplificador, las cuales por analogía con el BJT se muestran en la

siguiente tabla.

BJT FET

Surtidor Común → Emisor Común

Drenador Común → Colector Común

Compuerta Común → Base Común

En base a un FET canal N en configuración Surtidor Común, se analizan

aquí los circuitos de polarización, aunque cada configuración tiene su propio

circuito de polarización. Entre los circuitos de polarización para el FET se tienen:

Circuito de Polarización Fija

20

CONCLUSION

21

Como se puede ver, la región activa es útil para la electrónica analógica

(especialmente útil para amplificación de señal) y las regiones de corte y saturación,

para la electrónica digital, representando el estado lógico alto y bajo,

respectivamente.

No se puede decir que una configuración es mejor que la otra, dependa del uso

que se le quiera dar, aprovechando sus particulares características

REFERENCIAS ELECTRONICAS

22

WIKIPEDIA Enciclopedia libre [En línea], “Transistor”, Articulo HTML disponible

en: <http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor> Consultado el 03 de febrero 2012.

WIKIPEDIA Enciclopedia libre [En línea], “Transistor de unión bipolar”, Articulo

HTML disponible en: <http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_union_bipolar>

Consultado el 04 de febrero 2012.

UNIVERSIDAD DE ORIENTE,[En línea],“El transistor BJT”, PDF disponible en:

<http://www.av.anz.udo.edu.ve/file.php/633/Tema5_El_Transistor_BJT.pdf>

Consultado el 05 de febrero 2012.

WIKIPEDIA Enciclopedia libre [En línea], “Transistor de efecto campo”, Articulo

HTML disponible en: <http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_campo>

Consultado el 04 de febrero 2012.

UNIVERSIDAD DE ORIENTE, [En línea],“El transistor FET”, PDF disponible en:

<http://www.av.anz.udo.edu.ve/file.php/633/Tema9_El_Transistor_FET.pdf>

Consultado el 06 de febrero 2012.

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

23

DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA

UNEFA – SEDE MARACAY

TRANSISTOR BJT Y FET

Profesor:

Ing. Leonard Caridad

Integrantes:

Fulvio Silva C.I.: 19.174.157

Julian Mayobre C.I.: 19.245.680

Roneld Rivas C.I.: 19.655.387

EID-501

Maracay, Febrero de 2012

24