Símbolo. Características Clasificación de los transistores Transistores bipolares Transistores unipolares 4.1 TRANSISTORES F.T.C.

Transcripción

1 eman ta zabal zazu Universidad del aís Vasco epartamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores upv ehu TRAITORE ímbolo. Características Clasificación de los transistores Transistores bipolares Transistores unipolares 4.1

2 Union Union Union Un transisstor esta formado por dos uniones pero su comportamiento no es el de dos diodos enfrentados Ic roceso de Fabricación Zona intermedia estrecha y debilmente impurificada Efecto TRAITOR: osibilidad de controlar la corriente entre colector y emisor mediante el control de la corriente de base Ib 4.2

3 Características. ímbolo Elemento triterminal: Terminal de control Magnitud control: tensión o corriente Funcionamiento específico: dos uniones Funcionamiento en régimen permanente: componentes de los circuitos digitales Union Union I Q3 i terminal de control i T.C. i A - I Q2 I Q1 v v T.C. v A V Q 4.3

4 Transistores bipolares: JT Clasificación de los transistores Corriente: movimiento de electrones y huecos. Magnitud de control: corriente os tipos: y Transistores unipolares o de efecto de campo: FET Campo eléctrico influye en el comportamiento Corriente: movimiento sólo de electrones o huecos, según el tipo de transistor Magnitud de control: diferencia de potencial JFET FETMO: de canal (electrones); de canal (huecos) Transistores uniunión: UJT Muy especiales. o los veremos 4.4

5 TRAITORE IOLARE Magnitud de control: corriente Terminal central: corriente de control. Terminal base: Terminal izquierda: emisor, E Terminal derecha: colector, C A i i T.C. i = f ( v, i ) A T.C. v A E C E C 4.5

6 Tipos de transistores bipolares transistor bipolar C colector transistor bipolar C colector base emisor E base emisor E entido flecha: de hacia 4.6

7 Magnitudes en los transistores bipolares eis magnitudes a relacionar Corriente en cada terminal:, I, I E iferencias potencial entre terminales: V E, V C, V CE os ecuaciones de comportamiento Convenio para el sentido de las corrientes y signo de las tensiones I V C V E C E V CE I E I V C V E C E I E V EC 4.7

8 Ecuaciones de comportamiento de los t. bipolares. R C.E V I R V C I V E V CE I E V CC 4.8

9 Ecuaciones de comportamiento de los t. bipolares 1 I E = I 2 V C = V E V CE 3 V = R I V E 4 V CC = R C V CE 5 = f(v CE, I ) 6 I = g(v E, V CE ) Ecuaciones comportamiento: análisis experimental (5,6) implificando: punto operación del transistor Q(I,, V E, V CE ) 4.9

10 Curvas características: dos I = g(v E, V CE ).E V I R R C I V C V E V CE I E V CC V CE poca influencia. e simplifica. I = g(v E ) I VCE1,...VCEn I V E VE= 0,7V V E 4.10

11 . R C = f(v CE, I ) V I R I V C V E V CE I E V CC ma I =100µA I =80 µa 8 I =60 µa I =40 µa I =20 µa V V CE 4.11

12 UC UE Zonas de funcionamiento del transistor bipolar C Un transistor tiene dos uniones, 4 posibles polarizaciones: unión E I I unión C I I istinguir entre E y C? olarización relativa determina quién funciona como E y quién como C E E y C no son exactamente iguales a nivel físico Funcionamiento directo o normal (): V E > V C Funcionamiento inverso (): V E < V C Habitualmente: funcionamiento directo o ormal osible con tres de las cuatro opciones Tres zonas de funcionamiento Corte (R.C.) Región Activa ormal (R.A..) aturación (R..) 4.12

13 UC UE 1. Corte Transistor C E E y C en I.. or tanto V E 0,7 V y V C 0,7 V (se suele comprobar sólo V E 0,7 V) En I.. no circula corriente, por tanto: = 0 A I = 0 A (por tanto I E = 0 A) Ya tenemos las dos ecuaciones que nos faltaban Resumiendo: condición ecuación V E 0,7 V = 0, I = 0 C C E E 4.13

14 2. Región Activa ormal (R.A..) E en.., C en I. ólo una unión en.. pero corriente en ambas. Aún así I << E en.., por tanto, V E = 0,7 V (una ecuación más) Otra ecuación: analizando las curvas características del transistor Conclusión análisis: /I = ß ( nueva ecuación, ß ganancia de corriente ) Varía según el tipo de transistor. Consideraremos 100 Verificación de esta zona implica comprobar unión C en I.: comprobar V C 0,5 V (no 0,7 como en una unión aislada). Equivalente: V CE 0,2 V condición ecuación V C 0,5 V V E = 0,7 V, C E C - E I = ß I 0.7 = β C E = ß I 4.14

15 3. aturación E y C en.. Corriente en las dos uniones, I mayor que antes Ambas uniones en..: V E = 0,7 V y V CE = 0,2 V V C = V E - V CE = 0,7-0,2 = 0,5V o relación constante anterior Verificación de esta zona implica comprobar /I ß condición I β ecuación V E = 0,7 V V CE = 0,2 V o V C = 0,5 V C E C - - E 0.5V 0.7V C - 0.2V E 4.15

16 Zonas de funcionamiento en la curva característica ma I = 100 µa R.A.. I = 80 µa I = 60 µa 6 I = 40 µa 4 2 I = 20 µa 0 Corte V CE V a aturación 4.16

17 Aproximación realizada I 4 I 3 I 2 I 1 0,2 V V CE 4.17

18 C UC UE E V CE IC R VCE V V E I C V VC RC VE VCC R.C. R.A. R.. condición V E 0,7 V V C 0,5 V β I Modelo = I = I E = 0 C V E = 0,7 V I = β C = ß I V E = 0,7 V V C = 0,5 V C - 0.5V - 0.7V E E E 4.18

19 Resolución gráfica de circuitos con transistores Conocemos curvas (I,V E ) y (,V CE ) del transistor Circuito de entrada V I R V E "carga" del circuito de entrada E.E V R RC VC I VE IC VCE IC V = R I V E I = V R 1 R V E RECTA E CARA de entrada 4.19

20 ibujando esa recta sobre el mismo plano que la curva (I,V E ) I I = V R 1 R V E V/R Iq Cortes con los ejes I=0 VE=V VE=0 I= V/R V E V VEq=0.7V Obtenemos punto de operación de entrada: (I Q,V EQ ) 4.20

21 Circuito de salida. V CC R C C "carga" del circuito de salida E V CE V I R R C I V C V E V CE I E V CC V CC = R C V CE = V CC R C 1 R C V CE RECTA E CARA de salida 4.21

22 ibujando esa recta sobre el mismo plano que la curva (,V CE ) = V CC R C 1 R C V CE Cortes con los ejes IC=0 VCE=VCC VCE=0 IC= VCC/RC I 5 VCC/RC I 4 I 3 ICq I 2 =I Q I 1 V CE VCEq VCC Obtenemos punto de operación de salida Con ambos puntos, tenemos el punto de operación del transistor 4.22

23 TRAITORE UIOLARE O E EFECTO E CAMO Campo eléctrico influye en el comportamiento Corriente: movimiento sólo de electrones o huecos, según tipo Magnitud de control: diferencia de potencial JFET FETMO: de canal (electrones); de canal (huecos) T.C. v T.C. A i v A i = f (v A, v T.C.) 4.23

24 MO, transistores metal-óxido-semiconductor MO de enriquecimiento puerta drenador sustrato MO de enriquecimiento puerta drenador sustrato fuente fuente MO de empobrecimiento MO de empobrecimiento puerta drenador sustrato fuente puerta drenador sustrato fuente 4.24

25 Otros símbolos transistores de enriquecimiento transistores de empobrecimiento MO MO MO MO Enriquecimiento: y físicamente separadas Empobrecimiento: entre y siempre hay canal, sustrato (bulk). o es un terminal, sino la base física sobre la que se ha construido el MO. ormalmente se conecta a 4.25

26 Magnitudes de los MO Tres magnitudes para analizar comportamiento: I, V y V (t. control) Corriente I =0 siempre, no dependiendo de la polarización olarización adecuada para crear canal entre y (enriquecimiento) o para estrechar el canal existente (empobrecimiento) I = 0 MO de enriquecimiento V (> 0) I V I = 0 MO de enriquecimiento (< 0) V I V 4.26

27 Transistores MO Metal Oxido emiconductor emiconductor 4.27

28 Transistor MO Canal (MO enriquecimiento) V V 4.28

29 Transistor MO Canal (MO enriquecimiento) V V 4.29

30 V V I = f(v,v ) V I =0 V I V V 4.30

31 Curvas de transferencia en los MO unto de operación: Q( I Q, V Q, V Q ) Corriente I depende de las dos tensiones: I = f(v,v ) Obtenemos esa curva experimentalmente, al igual que antes, con un circuito similar * Curva 1: manteniendo V, I = f(v ) (transistor en saturación) MO de enriquecimiento I on I I = I on V V T V on V T 2 V T V on V 4.31

32 * Curva 2: para distintos valores de V, I = f(v ) I MO de enriquecimiento Zona óhmica I sat V Q aturación V = 15 V V = 10 V V = 5 V Vsat Corte V V T V 4.32

33 MO enriquecimiento, tres zonas de funcionamiento: condición ecuación CORTE: V Q V T I = 0 ZOA OHMICA: V Q V T I = V / R V Q V sat R ATURACIÓ: V Q V T I = K I on V Q V sat K = V V T V on V T

34 MO enriquecimiento, funcionamiento como conmutador: condición ecuación CORTE: V Q V T I = 0 Conducción: V Q V T V =0 4.34

35 Transistor MO Canal (MO enriquecimiento) V V 4.35

36 Transistor MO Canal (MO enriquecimiento) V V V <0 4.36

37 V V I = f(v,v ) V I =0 V I V V 4.37

38 MO enriquecimiento, tres zonas de funcionamiento: condición ecuación CORTE: V Q V T I = 0 ZOA OHMICA: V Q V T I = V / R V Q V sat R ATURACIÓ: V Q V T I = K I on V Q V sat K = V V T V on V T

39 MO enriquecimiento, funcionamiento como conmutador: condición ecuación CORTE: V Q V T I = 0 Conducción: V Q V T V =0 4.39

40 Transistor MO Canal (MO empobrecimiento) Existe un canal en ausencia de tensión aplicada (proceso de fabricación) or defecto y al aplicar una tensión V>0 el transistor conduciría ara destruir ese canal y hacer que el transistor no conduzca se necesita aplicar una tensión V<0 V V <0 4.40

41 Transistor MO Canal (MO empobrecimiento) Existe un canal en ausencia de tensión aplicada (proceso de fabricación) or defecto y al aplicar una tensión V>0 el transistor conduciría ara destruir ese canal y hacer que el transistor no conduzca se necesita aplicar una tensión V>0 V V>0 4.41