transistores bjt

1 INTRODUCCION

La Figura 1 muestra el símbolo de un transistor bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor), con la nomenclatura habitual de sus terminales.



Figura 1: Símbolo y tipos de transistor BJT

Internamente, el BJT se compone de tres capas de silicio, según la configuración mostrada en la Figura 2.



Figura 2: Estructura interna del transistor bipolar

Como puedeapreciarse, la flecha que indica el tipo de transistor, apunta al sentido de la corriente en polarización directa del diodo BE. En principio, parece una estructura simétrica, en la que es imposible distinguir el emisor del colector. Sin embargo la función que cumple cada uno es completamente distinta, y en consecuencia, se fabrican con diferentes características. Por lo tanto no es un componentesimétrico.

Un transistor tiene dos formas principales de operación: como un interruptor o como una resistencia variable.
TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR

La función del transistor como interruptor es exactamente igual que la de un dispositivo mecánico: o bien deja pasar la corriente, o bien la corta. La diferencia está en que mientras en el primero es necesario que haya algún tipo de control mecánico, enel BJT la señal de control es electrónica. En la Figura 3 se muestra la aplicación al encendido de una bombilla.



Figura 3: El transistor bipolar como interruptor de corriente

En el primer caso, bajo la señal de control adecuada, que es introducida a través de la base, el transistor se comporta como un circuito abierto entre el emisor y el colector, no existe corriente y la bombillaestará apagada. En el segundo caso, cambiando la señal de control, se cierra el circuito entre C y E, y los 12 V se aplican a la bombilla, que se enciende.

Este funcionamiento entre los estados de corte y conducción se denomina operación en conmutación. Las aplicaciones típicas de este modo de operación son la electrónica de potencia y la electrónica digital, en la que los circuitos operan con dosniveles de tensión fijos equivalentes al y lógicos.

1.2 TRANSISTOR COMO RESISTENCIA VARIABLE

En la Figura 4 se presenta la comparación entre un potenciómetro y un transistor colocados en un circuito.



Figura 4: Transistor bipolar operando como resistencia variable

Si el valor de la resistencia del potenciómetro se fija en 5 kW, la tensión de salida VOUT será de 5 V. Al aumentaresta resistencia, la salida también aumentará de valor. Por ejemplo, con 20 kW VOUT resulta ser 8 V. Modificando el valor del potenciómetro se puede obtener cualquier valor en la salida comprendido entre 0 V y 10 V, ya que:



Al igual que en el potenciómetro, en el transistor se puede ajustar su resistencia entre colector y emisor, con la diferencia de que la señal de mando no es mecánica, sinoeléctrica a través de la base. Como se verá más adelante, con una pequeña señal aplicada en la base puede gobernarse el BJT, con lo que aparece un concepto nuevo: la amplificación de señales. Esta función es la base de la electrónica analógica, aquella en la que se procesan señales de tensión respetando su forma de onda temporal.

2 PRINCIPIO DE OPERACION

En este apartado se va a trabajarexclusivamente con el transistor NPN. No obstante, cabe señalar que los razonamientos necesarios para entender el transistor PNP son completamente análogos, por lo que se deja al lector la tarea de deducir los modelos característicos de su funcionamiento.

En la Figura 2 pueden verse las dos uniones PN del transistor: la unión Base-Emisor (BE), y la unión Base-Colector (BC). Cada una por separadoconstituye un diodo, pero la conjunción de ambas provoca un efecto nuevo, denominado efecto transistor. Obviamente, el estado global del transistor depende de la polarización, directa (PD) o inversa (PI), de las dos uniones.

Los casos posibles se adjuntan en la tabla siguiente:

Unión

Unión

Estado

PI

PI

Corte

PD

PD

Saturación

PD

PI

RAN

PI

PD

RAI...