Transistor Bipolar BJT

Transistor Bipolar.

El transistor es probablemente el dispositivo electrónico mas importante que se conoce, desde detectores inductivos normalmente utilizados en la industria hasta los microprocesadores utilizados en los ordenadores de casa, en todos ellos podemos encontrar dispositivos electrónicos compuestos por uno o varios transistores.

El transistor fue inventado en 1947 y vino a sustituir a la válvula termoiónica de tres electrodos o también llamada tríodo, básicamente esta compuesto por silicio y permite el paso de corriente a través de cristales semiconductores de tipo N y de tipo P.

En este enlace tienes tres ejemplos prácticos con transistores.

Como funciona un transistor.

El transistor tiene una entrada de corriente (puede ser el emisor – E), una salida de corriente (puede ser el colector – C) y una entrada de señal (la base – B) que cuando actúa facilita la transmisión de electrones entre el emisor y el colector.

Dicho de otra manera un transistor actúa como un interruptor, únicamente pasará corriente entre E y C cuando actúe B.

Las tres regiones de trabajo que tiene un transistor son transistor en corte, saturación y en activo.

Llamamos transistor en corte cuando entre colector y emisor no pasa corriente, por ejemplo si utilizáramos un transistor para encender una bombilla, cuando hablamos de la region de corte significa que por la bombilla no pasará nada de corriente por lo tanto estará apagada.

La otra opción que tenemos es utilizar la región saturación del transistor, en este caso utilizando el ejemplo de la bombilla, la corriente estaría pasando por la bombilla y estaría encendida.

En este enlace puedes ver un ejemplo práctico de uso de un transistor utilizado como interruptor (región de saturación).

El último caso sería utilizar el transistor en su zona activa, esto significa que si utilizamos el ejemplo de la bombilla no estaría ni apagada ni totalmente encendida, sino que estaríamos en una posición entre apagado y encendido, por ejemplo el mismo resultado que obtenemos cuando regulamos con un potenciometro la luminosidad de la bombilla.

Dependiendo de la polarización la región activa del transistor puede ser: región activa directa o región activa inversa.

Modos de trabajo de un transistor

Normalmente los transistores trabajan en la región activa directa, esta región es la que se utiliza para amplificar la señal que entra por el transistor.

Dependiendo de si el transistor es PNP o NPN, el paso de la corriente con respecto a la base podrá ir en sentidos diferentes:

¿Que es la región de saturación?

Un transistor se encuentra en la región de saturación cuando la corriente eléctrica circula entre E y C como si se tratara de un circuito cerrado. Por ejemplo toda la corriente que entra por «C» el colector () sale por «E» el emisor ().

Como se comporta un transistor npn en saturación

Vamos a ver como trabaja el transistor de la imagen de arriba cuando se encuentra en saturación. Lo primero es conocer el tipo, es decir si es npn o pnp. El de la imagen es un modelo BJT y es de tipo npn ( para recordar que es npn podemos fijarnos en el sentido de la flecha, se dice que es npn porque la flecha n(o)p(enetra)n, es decir la flecha no penetra en el transistor sino que sale).

En este ejemplo utilizamos transistores npn en modo saturación.

En la imagen de abajo podemos ver el símbolo de un transistor npn (para recordar cual de los dos es el transistor npn decimos que las dos primeras letras son np: no penetra) y un transistor pnp (donde la primera letra es la p de penetra la flecha en el transistor).

¿Como se comporta la intensidad en un transistor npn cuando se encuentra en saturación?. Para eso tenemos la imagen de abajo.

En la imagen de arriba tenemos un modelo BJT y tipo npn. Las flechas nos indican el sentido de la corriente en este tipo de transistores. La ecuacion que relaciona las intensidades es:

Con esta ecuación recordamos a Kirchhoff y la expresión «La suma de las intensidades de entrada es igual a la intensidad de salida».

La letra «» es igual a la ganancia y representa la relación entre la intensidad del colector y la intensidad de la base, es la ganancia o el incremento de intensidad que sale por el emisor.

En cuanto a la tensión tenemos :

La relación entre las tensiones esta definida en la ecuación:

Esta ecuación nos dice que la tensión que se encuentra entre el emisor y el colector es igual a la tensión que hay entre el colector y la base mas la tensión que hay entre la base y el emisor.

Como se comporta un transistor pnp en saturación

Un transistor pnp en saturación se comporta de la misma manera que un transistor npn en saturación a excepción de el sentido de la corriente eléctrica y las tensiones entre emisor, base y colector.

En la imagen de abajo vemos que la flecha en la parte del emisor entra en el transistor y el colector se sitúa en la parte de abajo.

La corriente eléctrica se mueve desde la parte del emisor hasta salir por la parte del colector, y también por la parte de la base.

En las siguientes ecuaciones vemos como se comportan las intensidades y la relación que existe entre la ganancia y las intensidades.

La diferencia que existe entre las tensiones de los terminales (emisor, base y colector) del transistor es muy importante puesto que cambia la polarización entre los terminales del transistor

¿Como funciona la región de corte con npn y pnp?

Se llama región de corte cuando no existe tensión en la base del transistor o la tensión de la base es muy pequeña. Lo que ocurre cuando la tensión de la base es muy pequeña o no tiene tensión es que entre el colector y el emisor no circulan electrones o corriente eléctrica, entonces el transistor se comporta como si de un interruptor abierto se tratara.

La región de corte nos dice que el transistor no esta trabajando, el transistor no deja pasar la corriente eléctrica entre sus terminales de emisor y colector.

Ejemplo de transistor pnp en saturación

Veamos un ejemplo de un transistor para encender un led.

Puedes ver otros tres ejemplos prácticos con transistores en este enlace.

En esta imagen se puede ver una fuente de alimentación, donde el polo positivo de la fuente esta conectado a uno de los pines del led a través de una resistencia. El otro pin del led esta conectado al polo negativo de la fuente de alimentación a través de un transistor. Podemos decir que la parte de potencia esta terminada, y el transistor se encenderá cuando la parte de control del transistor lo indique.

En el ejemplo de la imagen de abajo, la parte de control esta compuesta por un interruptor y la base del transistor, de esta manera cuando el interruptor se cierra, la base del transistor recibirá tension, y cuando la base recibe tension entonces el transistor dejara pasar la corriente desde el emisor hacia el colector. Es importante conocer la polaridad de la base, dependiendo del transistor, la base recibirá tension del polo positivo o del polo negativo de la fuente de alimentación.

Tipos de transistores

– Transistor bipolar o bjt, tipo npn o pnp, con emisor, base , colector.

– Transistor uniuniun o ujt, tipo canal n y canal p, con emisor, base 1 y base 2.

– Transistor de efecto de campo jfet, tipo canal n y canal p, con fuente, puerta, drenador.

– Transistor de efecto de campo mosfet, tipo canal n y canal p, con fuente, puerta y drenador.

– Transistor Darlington, dos transistores uno alimentando a otro, con emisor, base, colector.

– Transistor fototransistor, tipo npn y pnp, con emisor, base( que es la luz), y colector.