Transistores bipolares

Jorge Andrés Camargo R.Yamid Fernando Méndez O.

Ficha: 1197968Mantenimiento Electrónico E Instrumentación Industrial

SENA – CIMMSOGAMOSO

Son semiconductores que permite e control y la regulación de una corriente grande mediante una señal muy pequeña, muy usados en circuitos desde usos básicos, hasta aplicaciones mas complejas actualmente se encuentran en todos los aparatos domésticos en uso diario.

Transistores

Transistor de unión bipolar o BJT. Transistor de efecto campo o FET. Fototransistores.

Clase de transistores

Símbolos

Están de diferentes formas y tamaños dependiendo de la función que vayan a desempeñar independientemente de la capsula que tengan (plástico o metal), todos tienen impreso sobre su cuerpo, sus datos de referencia que indican el modelo del transistor.

Encapsulados

Se usa principalmente en aplicaciones de alta potencia

donde se precisa de una buena disipación de calor como puede ser; amplificadores de audio profesional, instrumentos de medida electrónica, aplicaciones militares y en satélites.

Tipos de encapsuladosTipo TO-3

Se utiliza para transistores de menos potencia,

para reguladores de tensión en fuentes de alimentación y para tiristores y triacs de baja potencia. Generalmente necesitan un radiador de aluminio, aunque a veces no es necesario, si la potencia que van a disipar es reducida.

Tipo TO-220

 Se utiliza en transistores de potencia

reducida, a los que no resulta generalmente necesario colocarles radiador.

Tipo TO-126

Es muy utilizada en transistores de pequeña

señal.

Tipo TO-92

Se utiliza en transistores de pequeña señal. Su

cuerpo está formado por una carcasa metálica que tiene un saliente que indica el terminal del Emisor.

Tipo TO-18

Un transistor bipolar está formado por dos uniones

pn en contraposición. Físicamente, el transistor está constituido por tres regiones semiconductoras denominadas emisor, base y colector. Existen 2 tipos de transistores bipolares, los denominados NPN y PNP.

Transistor bipolar

Consta de tres cristales semiconductores unidos entre si, el cristal positivo esta rodeado por dos cristales negativos, el cristal positivo es mas pequeño respecto a los otros dos.

NPN

Consta de tres cristales semiconductores unidos entre si, el cristal negativo esta rodeado por dos cristales positivos, el cristal negativo es mas pequeño respecto a los otros dos.

PNP

 Diferencias entre el transistor PNP y el NPN

En el NPN la corriente entra por el colector y sale por el emisor, al revés. Si te fijas en la flecha la flecha "no pincha a la base". Según la regla NPN = no pincha (la N del NPN). Con esta regla te acordarás muy fácilmente si el símbolo es de un PNP o NPN. Recuerda pincha PNP, no pincha NPN.

en el PNP la corriente de salida (entre el emisor y colector) entra por el emisor y sale por el colector. Fíjate que la flecha en el símbolo "pincha a la base". Una regla para acordarse es que el PNP pincha (la p va al principio).

Los transistores tienen multitud de aplicaciones, entre

las que se encuentran: Amplificación de todo tipo (radio, televisión,

instrumentación) Generación de señal (osciladores, generadores de

ondas, emisión de radiofrecuencia) Conmutación, actuando de interruptores (control de

relés, fuentes de alimentación conmutadas, control de lámparas)

Detección de radiación luminosa (fototransistores)

Usos de los transistores

Un transistor puede tener 3 estados posibles en su

trabajo dentro de un circuito:   - En activa : deja pasar mas o menos corriente.   - En corte: no deja pasar la corriente.   - En saturación: deja pasar toda la corriente.

Lo primero imaginemos que el transistor es una llave de agua como la de la figura.

Funcionamiento del Transistor

Orden de los pines

En un transistor hay tres zonas de dopado: el emisor, la

base y el colector. Entre la base y el emisor hay una unión pn; a esta parte del transistor se le llama diodo emisor. Hay otra unión pn entre la base y el colector; esta parte del transistor se denomina diodo colector.

El transistor sin polarización

En funcionamiento normal el diodo emisor

tiene polarización directa y el diodo colector tiene polarización inversa. En estas condiciones, el emisor envía electrones libres a la base. La mayor parte de estos electrones libres pasan por la base hacia el colector. Por ello, la corriente de colector es igual a la corriente de emisor.

El transistor polarizado

CLASIFICACION DE LOS TRANSISTORES

BIPOLARES

1.- Por la disposición de sus capas

Transistores PNP Transistores NPN 2.- Por el material

semiconductor empleado

Transistores de Silicio Transistores de

Germanio

3.- Por la disipación de Potencia

Transistores de baja potencia Transistores de mediana

potencia Transistores de alta potencia 4.- Por la frecuencia de

trabajo Transistores de baja

frecuencia Transistores de alta

frecuencia

La relaci6n entre la corriente de colector y la

comente de base se llama ganancia de comente y se expresa con Bdc o hFE. En transistores de baja potencia, el valor de la ganancia de corriente oscila entre 100 y 300. La corriente de emisor es la mayor de las tres comentes, la comente de colector es casi igual que la de emisor y la corriente de base es mucho mas pequeña.

Corrientes en un transistor

Como el emisor es la fuente de electrones su

corriente es la mayor de las tres, casi todos los electrones del emisor circulan hacia el colector, por tanto, la corriente del colector es aproximadamente igual a la corriente del emisor.

Como se comportan las corriente?

Recuerde la ley de las corrientes de Kirchhoff, establece

que las suma de todas las corrientes que entran a un nodo o unión es igual a la suma de todas las corrientes que salen de ese nodo o unión.

Esta ecuación indica que la comente de emisor es la suma de la comente de colector y la corriente de base. Teniendo en cuenta que la comente de base es mucho menor que la comente de colector, es habitual hacer la siguiente ' aproximaci6n: la comente de colector es igual a la corriente de emisor:

Relación de corrientes

Un transistor NPN tiene una corriente de emisor de 87 mA y de 2 mA en la base. Cual seria su corriente de colector?

Ic = Ie – Ib Ic = 87 mA – 2 mA Ic = 85 mA

La alfa de continua (simbolizada α dc,) se

define como la corriente continua de colector dividida por la corriente continua de emisor. Como la corriente de colector es casi igual que la corriente de emisor, α dc, es ligerarnente menor que 1. Por ejemplo, en un transistor de baja potencia, α dc, es mayor que 0,99. Incluso en un transistor de alta potencia, α dc, es típicamente mayor que 0,95.

Alfa

La beta de continua se conoce también como

la ganancia de corriente porque una pequeña comente de base produce una comente mucho mayor de colector.

Beta

En un circuito en EC, el emisor es el terminal

común y se lleva a masa. La unión base-emisor de un transistor se comporta aproximadamente como un diodo normal. La unión base-colector actúa como una fuente de corriente que es igual a Bdc, multiplicada por la corriente de base. El transistor puede funcionar en la zona activa, una zona de saturación, una zona de corte y una zona de ruptura. La zona activa es la que se usa en los amplificadores lineales. La saturación y el corte se usan en los circuitos digitales.

La conexión en EC

el lado común o masa de cada fuente de tensión esta

Conectado al emisor. Debido a esto, el circuito se conoce como configuración en emisor común (en EC). Obsérvese que el circuito tiene dos mallas. La malla de la izquierda es el circuito de base y la de la derecha es el circuito de colector.

Emisor común

Los subíndices simples se usan para las tensiones de los nodos, es decir, tensiones entre el punto del subíndice y masa. Por ejemplo, si redibujamos la Figura 6-7a con masas, obtenemos la Figura 6-7b. La tensión Vs, es la tensión entre la base y masa, la tensión Vc es la tensión entre el colector y masa, y la tensión Ve es la tensión entre el emisor y masa.

Vce = Vc – Ve, Vcb = Vc – Vb, Vbe = Vb - Ve

Subíndices simples

La curva de la corriente de base en función de la tensión base-emisor se parece a la curva de un diodo normal. Por tanto, se puede usar cualquiera de las tres aproximaciones del diodo para calcular la corriente de base. La mayor parte de las veces solo se necesitan la aproximación ideal y la segunda aproximación.

Curva de entrada

Las cuatro zonas distintas de funcionamiento de

un transistor que se aprecian en la curva de salida son la zona activa, la zona de saturación, la zona de corte y la zona de ruptura. Cuando se usa como amplificador, el transistor funciona en la zona activa. Cuando se usa en circuitos digitales, el transistor normalmente funciona en la zona de saturación y de corte. Por lo general se evita la zona de ruptura, ya que en ella es muy alta la probabilidad de que se destruya el transistor.

Curvas de salida

En la mayor parte del trabajo en electrónica, las

respuestas exactas son solamente una perdida de tiempo. Casi todos usan aproximaciones, ya que las respuestas así obtenidas son adecuadas en la mayoría de las aplicaciones. El transistor ideal es útil en la detección de fallos. La tercera aproximación se requiere para diseñar con precisión. La segunda aproximación es un buen compromiso entre la detección de fallos y el diseño.

Aproximaciones para el transistor

La aproximación ideal de un transistor. Nos

imaginamos el diodo emisor como un diodo ideal. En este caso, V,, es igual a cero. Esto nos permite calcular la corriente de base fácil y rápidamente. Este circuito equivalente es a menudo útil para detección de averías, cuando lo único que necesitamos es una aproximación estimada de la corriente de base

Aproximación ideal

muestra la segunda aproximación de un

transistor. Esta se usa mas habitualmente porque puede mejorar el análisis significativamente cuando la tensión de la fuente de base es pequeña.

La segunda aproximación

La resistencia interna del diodo emisor se

hace importante solo en aplicaciones de alta potencia, para las que la corriente es grande. El efecto de la resistencia interna en el diodo emisor consiste en incrementar VBE a mas de 0,7 V

Aproximaciones superiores

Los transistores tienen limitaciones máximas con

respecto a sus tensiones, corrientes y potencias. Los transistores para pequeña señal pueden disipar un vatio o menos. Los transistores de potencia pueden disipar mas de un vatio. La temperatura puede cambiar el valor de las características de un transistor. La potencia máxima disminuye a medida que aumenta la temperatura. Además, la ganancia de corriente experimenta grandes cambios con la temperatura.

Como leer la hoja de características

Limitaciones en la zona de ruptura Corriente y potencia máximas Factores de ajuste Disipadores de calor Ganancia de corriente

Contenido hoja de características

Cuando aparecen averías producen por lo

general grandes cambios en las tensiones del transistor. Por esta razón, el análisis con el modelo ideal es adecuado para quienes están detectando averías. Además, muchos detectores de averías no usan sus calculadoras, ya que usarlas obstaculiza sus razonamientos. Los mejores detectores de averìas aprenden a estimar mentalmente las tensiones que quieren medir.

Detección de averías

De hecho, cuando aparecen avenas en

general se trata de grandes averías, como cortocircuitos o circuitos abiertos. Los cortocircuitos pueden ocurrir como consecuencia de dispositivos dañados o gotas de soldadura entre las conexiones de los componentes. Los circuitos abiertos se producen cuando los componentes se queman. Fallos como estos producen grandes cambios en las corrientes y las tensiones

Fallos comunes

GRACIAS