Tema1

Tema 1

TEMA 1
Características del transistor bipolar y
FET: Polarización

1.1.- Introducción
El transistor es un dispositivo que ha originado una evolución en el campo electrónico. En este tema se
introducen las principales características básicas del transistor bipolar y FET y se estudian los modelos básicos de
estos dispositivos y su utilización en el análisis los circuitos de polarización.Polarizar un transistor es una
condición previa a muchas aplicaciones lineales y no-lineales ya que establece las corrientes y tensiones en
continua que van a circular por el dispositivo.
C
VCB

E
IC

VEB

IE

VCE

B

VEC

B

IB

IB

IE

VBE

IC

VBC

E
a)

b)

Figura 1.1. Símbolos y sentidos de referencia para un transistor bipolar a) NPN y b ) PNP.

1.2.- Corrientes en un transistor de unión oBJT
Un transistor bipolar de unión está formado por dos uniones pn en contraposición. Físicamente, el transistor
está constituido por tres regiones semiconductoras -emisor, base y colector- siendo la región de base muy delgada
(< 1µm). El modo normal de hacer operar a un transistor es en la zona directa. En esta zona, los sentidos de las
corrientes y tensiones en los terminales del transistor semuestran en la figura 1.1.a para un transistor NPN y en
la figura 1.1.b a un PNP. En ambos casos se verifica que
I E = IB + IC

(1.1)

y
VCE = VCB + VBE en transistores NPN

 VEC = VEB + VBC en transistores PNP

(1.2)

Ebers y Moll desarrollaron un modelo que relacionaba las corrientes con las tensiones en los terminales del
transistor. Este modelo, conocido como modelo de Ebers-Moll, establece lassiguientes ecuaciones generales que,

I.S.B.N.: 84-607-1933-2 Depósito Legal: SA-138-2001

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Electronica Básica para Ingenieros

para un transistor NPN, son:
I E = I ES

(e

VBE / VT

I C = α F I ES

(e

(e V
− 1) − I CS (e V

)

− 1 − α R I CS

VBE / VT

BC

/ VT

BC

/ VT

)
− 1)
−1

(1.3)

donde IES y ICS representan las corrientes de saturación para las uniones emisor y colector,respectivamente,
α F el factor de defecto y α R la fracción de inyección de portadores minoritarios. En un transistor bipolar PNP,
las ecuaciones de Ebers-Moll son:
I E = I ES

(e

VEB / VT

I C = α F I ES

(e

(e V
− 1) − I CS (e V

)

− 1 − α R I CS

VEB / VT

CB

/ VT

CB

/ VT

)
− 1)
−1

(1.4)

Para un transistor ideal, los anteriores cuatro parámetros están relacionados mediante el teorema dereciprocidad
α F I ES = α R I CS

(1.5)

REGION DIRECTA
VCB≈0 V
IB4
IB3
LINEAL

RUPTURA

IC

SATURACION

Valores típicos de estos parámetros son: α F =0.99, α R=0.66, IES=10-15A y ICS=10-15A .

IB2
IB1

CORTE
VCE
Figura 1.2. Zonas de operación de un transistor en la región directa.

Unión de emisor
Directa
Inversa
Inversa
Directa

Unión colector
Inversa
Directa
Inversa
Directa

Modo de operación
Activadirecta
Activa inversa
Corte
Saturación

Tabla 1.1. Principales modos de operación de un transistor bipolar.

1.3.- Modos de operación de un transistor bipolar
En general, los transistores bipolares de circuitos analógicos lineales están operando en la región activa
directa. En esta región existe cuatro zonas de operación definidas por el estado de las uniones del transistor

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(Tabla 1.1): saturación, lineal, corte y ruptura; estas zonas se indican claramente en la figura 1.2 que representa las
zonas de operación de un transistor. A continuación se describe las características del transistor en estos modos
de operación considerando el transistor NPN únicamente; similar resultado puede ser aplicado a transistores
PNP.

•Región activa lineal
En la región activa lineal, la unión emisor-base está directamente polarizada y la unión base-colector
inversamente polarizada; la VBE está comprendida entre 0.4 V y 0.8 V (valor típico de 0.7 V) y la VBC > 100mV.
En estas condiciones, las ecuaciones de Ebers-Moll se pueden aproximar a
I E = I ESe VBE / VT + α R I CS
I C = α F I ESe VBE / VT + I CS

(1.6)

Operando con estas...