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Publicado: 18 de octubre de 2013
TRANSISTORES EN CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN
Muchas veces se presenta la difícil situación de manejar corrientes o tensiones más grandes que las que entrega un circuito digital, y entonces nos disponemos al uso de transistores, el tema es hacer que estos trabajen en modo corte y saturación sin estados intermedios, es decir que cambien su estado de plena conducción a un profundo corte, y eso es loque veremos en este pequeño tutorial.
El transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de EE. UU. en diciembre de 1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956. Fue el sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos, o triodo.
Los transistores a utilizar en estos casos deben tenerla suficiente ganancia para que la onda cuadrada, aplicada en su entrada (Base), no sufra ninguna deformación en la salida (Colector o Emisor), o sea que conserve perfecta simetría y sus flancos ascendente y descendente se mantengan bien verticales.
Un transistor de unión bipolar consiste en tres regiones semiconductoras dopadas: la región del emisor, la región de la base y la región delcolector. Estas regiones son, respectivamente, tipo P, tipo N y tipo P en un PNP, y tipo N, tipo P, y tipo N en un transistor NPN. Cada región del semiconductor está conectada a un terminal, denominado emisor (E), base (B) o colector (C), según corresponda.
Transistor bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor)
Corte transversal simplificado de un transistor de unión bipolar NPN. Donde se puedeapreciar como la unión base-colector es mucho más amplia que la base-emisor.
La corriente máxima que puede circular de colector a emisor está limitada por la tensión de polarización de Base y el Resistor o la carga del colector.
Símbolo de los transistores
En cada uno de estos cristales se realiza un contacto metálico, lo que da origen a tres terminales:· Emisor (E): Se encarga de proporcionar portadores de carga.
· Colector (C): Se encarga de recoger portadores de carga.
· Base (B): Controla el paso de corriente a través del transistor. Es el cristal de en medio.
El conjunto se protege con una funda de plástico o metal.
El transistor bipolar puede tener tres estados distintos de funcionamiento:
a) Corte: En este caso la corriente de basees nula (o casi), es decir, IB = 0, por lo tanto, IC= β・IB= β・0 = 0 IC= 0
En este caso, el transistor no conduce en absoluto. No está funcionando. Se dice que el transistor se comporta como un interruptor abierto.
b) Activa: En este caso el transistor conduce parcialmente siguiendo la segunda expresión (IC= β・IB). La corriente del colector es directamente proporcional a la corriente de labase. Ejemplo: Si β = 100, la corriente del colector es 100 veces la corriente de la base. Por eso se dice que el transistor amplifica la corriente.
c) Saturación: En este caso, el transistor conduce totalmente y se comporta como un interruptor cerrado. Este estado se alcanza cuando la corriente por la base (IB) alcanza un valor alto. En este caso la expresión (IC= β・IB) ya no tiene sentidopues, por mucho que aumente el valor de la corriente de base (IB), no aumenta el valor de la corriente de colector.
Ganancia del transistor HFE o β: Donde β es una constante que depende de cada transistor llamado ganancia que puede valer entre 50 y 300 (algunos transistores llegan a 1000).
La ganancia de un transistor nos habla de la capacidad que tiene para amplificar la corriente. Cuanto mayores la ganancia de un transistor, mas puede amplificar la corriente.
FUNCIONAMIENTO:
En una configuración normal, la unión emisor-base se polariza en directa y la unión base-colector en inversa. Debido a la agitación térmica los portadores de carga del emisor pueden atravesar la barrera de potencial emisor-base y llegar a la base. A su vez, prácticamente todos los portadores que llegaron...
Muchas veces se presenta la difícil situación de manejar corrientes o tensiones más grandes que las que entrega un circuito digital, y entonces nos disponemos al uso de transistores, el tema es hacer que estos trabajen en modo corte y saturación sin estados intermedios, es decir que cambien su estado de plena conducción a un profundo corte, y eso es loque veremos en este pequeño tutorial.
El transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de EE. UU. en diciembre de 1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956. Fue el sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos, o triodo.
Los transistores a utilizar en estos casos deben tenerla suficiente ganancia para que la onda cuadrada, aplicada en su entrada (Base), no sufra ninguna deformación en la salida (Colector o Emisor), o sea que conserve perfecta simetría y sus flancos ascendente y descendente se mantengan bien verticales.
Un transistor de unión bipolar consiste en tres regiones semiconductoras dopadas: la región del emisor, la región de la base y la región delcolector. Estas regiones son, respectivamente, tipo P, tipo N y tipo P en un PNP, y tipo N, tipo P, y tipo N en un transistor NPN. Cada región del semiconductor está conectada a un terminal, denominado emisor (E), base (B) o colector (C), según corresponda.
Transistor bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor)
Corte transversal simplificado de un transistor de unión bipolar NPN. Donde se puedeapreciar como la unión base-colector es mucho más amplia que la base-emisor.
La corriente máxima que puede circular de colector a emisor está limitada por la tensión de polarización de Base y el Resistor o la carga del colector.
Símbolo de los transistores
En cada uno de estos cristales se realiza un contacto metálico, lo que da origen a tres terminales:· Emisor (E): Se encarga de proporcionar portadores de carga.
· Colector (C): Se encarga de recoger portadores de carga.
· Base (B): Controla el paso de corriente a través del transistor. Es el cristal de en medio.
El conjunto se protege con una funda de plástico o metal.
El transistor bipolar puede tener tres estados distintos de funcionamiento:
a) Corte: En este caso la corriente de basees nula (o casi), es decir, IB = 0, por lo tanto, IC= β・IB= β・0 = 0 IC= 0
En este caso, el transistor no conduce en absoluto. No está funcionando. Se dice que el transistor se comporta como un interruptor abierto.
b) Activa: En este caso el transistor conduce parcialmente siguiendo la segunda expresión (IC= β・IB). La corriente del colector es directamente proporcional a la corriente de labase. Ejemplo: Si β = 100, la corriente del colector es 100 veces la corriente de la base. Por eso se dice que el transistor amplifica la corriente.
c) Saturación: En este caso, el transistor conduce totalmente y se comporta como un interruptor cerrado. Este estado se alcanza cuando la corriente por la base (IB) alcanza un valor alto. En este caso la expresión (IC= β・IB) ya no tiene sentidopues, por mucho que aumente el valor de la corriente de base (IB), no aumenta el valor de la corriente de colector.
Ganancia del transistor HFE o β: Donde β es una constante que depende de cada transistor llamado ganancia que puede valer entre 50 y 300 (algunos transistores llegan a 1000).
La ganancia de un transistor nos habla de la capacidad que tiene para amplificar la corriente. Cuanto mayores la ganancia de un transistor, mas puede amplificar la corriente.
FUNCIONAMIENTO:
En una configuración normal, la unión emisor-base se polariza en directa y la unión base-colector en inversa. Debido a la agitación térmica los portadores de carga del emisor pueden atravesar la barrera de potencial emisor-base y llegar a la base. A su vez, prácticamente todos los portadores que llegaron...
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