ciencias

Características básicas de transistores. Operación en saturación y corte. Montaje de un conmutador con transistor.
I. Objetivo:
Estudiar las características básicas del transistor de unión bipolar (BJT), y su operación en saturación y corte.
II. Fundamento Teórico:
II.1. Transistor de unión bipolar:
El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas que consta de ya sea dos capasde material tipo n y una capa tipo p, o bien de dos capas de material tipo p y una tipo n. Al primero se le denomina transistor npn mientras que al segundo transistor pnp. La capa de emisor se encuentra fuertemente dopada, la de la base ligeramente dopada y la del colector sólo muy poco dopada. Las capas exteriores tienen espesores mucho mayores que los del material tipo p o tipo n centrales. Elbajo nivel de dopado en la capa central disminuye la conductividad de este material a limitar el número de portadores “ libres”.

II.1. Operación del transistor:
Ahora se describirá la operación básica del transistor empleando el transistor pnp. La operación del transistor npn es exactamente la misma que si se intercambian los papeles desempeñados por el electrón y el hueco. En la figura 2.1 sedibujó el transistor pnp sin la polarización base-colector. Esta situación es semejante a la de un diodo con polarizavión directa. El espesor de la región de agotamiento se redujo debido a la polarización aplicada, lo que da como resultado un flujo muy considerable de portadores mayoritarios tres del material tipo p hacia el material tipo n.

Figura 2.1. Unión de un transistor pnp conpolarización directa.
Ahora eliminaremos la polarización base-emisor del transistor pnp como se muestra en figura 2.2. Consideremos la similitud entre esta situación y la de un diodo con polarización inversa. Recordar que el flujo de los portadores mayoritarios es cero, como lo que se ocasiona solamente un flujo de portadores minoritarios, como se indica en la figura 2.2. En resumen, por tanto:
Una uniónp-n de un transistor se encuentra en polarización inversa, mientras que la otra se encuentra en polarización directa.

Figura 2.2. Unión en polarización inversa para un transistor pnp.
En la figura 2.3 ambos potenciales de polarización se aplicaron sobre un transistor pnp, con el flujo de portadores mayoritarios y minoritarios resultante indicado. Observar en la figura 2.3, los espesores de lasregiones de agotamiento que indican claramente cuál unión se encuentra en polarización directa y cuál en polarización inversa. Como se indica, una gran cantidad de portadores mayoritarios se difundirán a través de la unióm p-n en polarización directa hacia el material tipo n. La cuestión ahora es si estos portadores contribuirán de forma directa con la corriente de base o si pasarán directamenteal material tipo p. Debido a que el material de tipo n del centro es muy delgado y tiene una baja conductividad, un número muy pequeño de estos portadores tomará esta trayectoria de alta resistencia hacia la terminal de la base. La magnitud de la corriente de base típicamente se encuentra en el orden de los microamperes, comparado con los miliamperes para las corrientes del emisor y del colector.La mayor cantidad de estos portadores mayoritarios se difundirá a través de la unión en polarización inversa, hacia el material tipo p conectado a la terminal del colector como se indica en la figura 2.3. El motivo de esta facilidad relativa con la que los portadores mayoritarios pueden atravesar la unión en polarización inversa se comprende más fácilmente si se considera que para el diodo enpolarización inversa, los portadores mayoritarios inyectados aparecerán como portadores minoritarios en el material tipo n. En otras palabras, tuvo lugar una inyección de portadores minoritarios hacia el material de la región de la base de tipo n. Combinando esto con el hecho de que los portadores minoritarios en la región de agotamiento a travesarán la unión en polarización inversa de un diodo, es...