Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Bilbao Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea ELECTRONICA INDUSTRIAL TRANSISTORES BIPOLARES DE UNION BJT SANCHEZ MORONTA, M. - UGALDE OLEA, U. 1
TRANSISTORES BIPOLARES 1.1. Introducción 1.2. Representación simbólica y encapsulados 1.3. Zonas de funcionamiento del transistor 1.4. Efecto transistor 1.5. Diversas configuraciones con transistor BJT 1.6. Relación entre corrientes de entrada y salida 1.7. Características estáticas del BJT 1.8. Análisis gráfico del transistor 1.9. Circuitos típicos con transistor 2
INTRODUCCION Un transistor de unión es un componente semiconductor que puede estar constituido por cristales de Germanio o de Silicio. Tienen 3 capas de dopados, 2 uniones (J 1 J 2 ) y tres terminales cuya agrupación da lugar a 2 tipos de transistores según la disposición de las capas. SieltransistortienelacapaNenelmedioesuntransistortipoPNP SieltransistortienelacapaPenelmedioesuntransistortipoNPN Lostresterminalesson:E=Emisor,B=Base,C=Colector Esta pastilla de semiconductor es muy pequeña y va envuelta en una cápsula herméticamente cerrada. Dicha cápsula puede ser metálica o de plástico y tiene formas y dimensiones normalizadas. 3
REPRESENTACION SIMBOLICA Las figuras siguientes indican el símbolo de cada tipo de transistor TRANSISTOR PNP TRANSISTOR NPN La flecha del emisor indica el tipo de transistor y marca el sentido real de la corriente de emisor cuando la unión J 1 (E-B) está correctamente polarizada. En un transistor cuando los portadores mayoritarios del emisor son huecos, la corriente va de emisor a la base (PNP) y cuando los portadores mayoritarios son electrones, la corriente va de base a emisor(npn). 4
ENCAPSULADO PARA TRANSISTORES Los encapsulados en los transistores dependen de la función que realicen y la potencia que disipen. Transistores de pequeña señal tienen un encapsulado de plástico, normalmente son los más pequeños ( TO-18, TO-39, TO-92, TO-226,...).Losdemedianapotencia,sonalgomayoresytienenenlaparte trasera una pequeña chapa metálica que sirve para evacuar el calor mediante radiador (TO-220, TO-218, TO-247...). Los de elevada potencia, poseen una mayor dimensión siendo el encapsulado enteramente metálico, esto favorece en gran medida la evacuación delcaloratravésdelmismoyunradiador(to-3,to-66,to-123,to- 213...). 5
ENCAPSULADO PARA TRANSISTORES CAPSULATO - 3:Seutiliza para transistores de gran potencia, por lo general siempre suelen llevar acoplado un radiador de aluminio que ayuda a disipar la potencia generada en el transistor. 6
ENCAPSULADO PARA TRANSISTORES CAPSULA TO-220: Se utiliza para transistores de mediana potencia, reguladores de tensión en fuentes de alimentación, tiristores y triacs de baja potencia. 7
ENCAPSULADO PARA TRANSISTORES CAPSULA TO-126: Se utiliza para transistores de pequeña potencia, a los que no es necesario colocarles radiador generalmente. En la fig. siguiente y en la parte superior podemos observar la asignación de terminales de un transistor BJT y de un Tiristor. 8
ENCAPSULADO PARA TRANSISTORES CAPSULA TO-18: Se utiliza en transistores de pequeña señal. Su cuerpo está formado por una carcasa metálica que tiene un pequeño saliente para indicar el terminal de Emisor del transistor. 9
ENCAPSULADO PARA TRANSISTORES CAPSULA TO-92: Este tipo de cápsula es muy utilizada en transistores de pequeña señal 10
ENCAPSULADO PARA TRANSISTORES MONTAJE SUPERFICIAL spanish.alibaba.com 11
ZONAS DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR El transistor tiene 3 zonas de funcionamiento: - Zona de activa(trabaja como amplificador) - Zona de corte(trabaja como interruptor abierto) - Zona de saturación(trabaja como interruptor cerrado) Por todo ello, podemos decir que el transistor se puede comportar como amplificador o como interruptor. 12
ZONAS DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR ZONA ACTIVA Para que un transistor funcione en la zona activa, se debe de polarizar la unión J1 directamente y la unión J2 inversamente. En la zona activa el transistor trabaja como amplificador 13
ZONAS DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR ZONA DE CORTE Un transistor funciona al corte cuando la unión J1 se polariza inversamente(o no se polariza) y la J2 se polariza inversamente. En la zona de corte el transistor trabaja como interruptor abierto 14
ZONAS DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR ZONA DE SATURACIÓN Para colocar un transistor en saturación, debemos polarizar ambas uniones directamente En la zona de saturación el transistor trabaja como interruptor cerrado 15
EFECTO TRANSISTOR Una unión PN polarizada directamente es un circuito de baja resistencia, polarizada inversamente en un circuito de alta resistencia. Un transistor actúa como un elemento amplificador de potencia que traslada la corriente de un circuito de baja resistencia a otro de alta resistencia. 16
DISTINTAS CONFIGURACIONES CON TRANSISTORES Las distintas configuraciones que podemos presentar con transistores tanto PNP como NPN son: Emisor común Base común Colector común 17
RELACION ENTRE LAS CORRIENTES DE ENTRADA Y SALIDA Utilizando el convenio de signos (suponemos que todas las corrientes entran) Base común: I C = - (αi E + I CSo ) Emisor común: I C =β I B (1 + β ) I CS0 Colector común: I E = ( 1+β) I + ( 1+ β) I B CS0 18
POLARIZACION POR DIVISOR DE TENSION R 1 = R 2 = R C = R E = 1 KΩ V CC = 10 V V BE = 0,7 V, β = 100, V CEsat = 0,1V V CC = R 1.I B + (R 1 +R 2 ).I 2 R 2.I 2 = V BE + R E.(β+1).I B I C =β.i B = 100.I B = 4,24 ma I E = -4,28 ma 19
CIRCUITOS TIPICOS SEGUIDOR DE EMISOR (En activa la señal de salida sigue a la de entrada) V OUT = V IN - V BE - I E Siempre que V IN >> V BE y R E >> R OUT 20
CIRCUITOS TIPICOS FUENTES DE CORRIENTE 21
CIRCUITOS TIPICOS AMPLIFICADOR EMISOR COMUN 22
CIRCUITOS TIPICOS PAR DIFERENCIAL 23
CARACTERISTICAS ESTATICAS DEL TRANSISTOR DE UNION El transistor está definido por cuatro variables como son las tensiones de entrada y salida y sus correspondientes intensidades. Estas cuatro variables se hallan relacionadas por familias de curvas, las cuales definen como se comportará el transistor en un circuito. Estas características se dan para los distintos montajes: Emisor común, Base común y Colector común 24
ANALISIS GRAFICO DEL EMISOR COMUN 25
CARACTERISTICAS ESTATICAS DEL TRANSISTOR DE UNION 26
ACTVIDAD NO PRESENCIAL 1) Consulta la bibliografía propuesta e internet sobre lo comentado en esta unidad temática al objeto de ampliar la información suministrada. 27
HOJAS DE DATOS 28
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HOJAS DE DATOS 30