UNIDAD 3TEMA: EL TRANSISTOR
INDICE:   INTRODUCCION.   TIPOS DE TRANSISTORES   TRANSISTOR BIPOLAR   ESTRUCTURA DE UN TRANSISTOR BIPOLAR   PRINCIPI...
INTRODUCCIÓNEl Transistor, que se empezó a utilizar a finales de la década de los años cuarentadel siglo XX, se considero ...
Introducción: tipos de transistores                                       NPN                  BIPOLARES (BJT)            ...
TRANSISTOR BIPOLAR   El    transistor   es    un      dispositivo electrónico    semiconductor que cumple funciones de am...
Estructura de un transistor bipolar BJT (Bipolar Junction Transistor)                                                 +   ...
Principio de funcionamiento del transistor bipolar PNP               P                 N                P
Principio de funcionamiento del transistor bipolar                P                    N                  P El terminal ce...
Principio de funcionamiento del transistor bipolar                                        Base                           E...
Principio de funcionamiento del transistor bipolar    Transistor NPN                N                   P                 ...
Principio de funcionamiento del transistor bipolar    Transistor NPN                                        Base          ...
Concluciones I parte:   • Un transistor bipolar está formado por dos uniones PN, cuyo     comportamiento será igual que el...
TALLERCADA ESTUDIANTE DEBE REALIZAR:INVESTIGACIÓN SOBRE UN TIPO DE CONFIGURACIÓN DE UNTRANSISTOR BJTANALIZARA LAS CARACT...
Características eléctricas del transistor bipolar                                              características eléctricas ...
Características eléctricas del transistor bipolar     Transistor NPNIB = f(VBE, VCE) Característica de entrada            ...
Características eléctricas del transistor bipolar          Transistor NPN: linealización de la característica de entrada  ...
Características eléctricas del transistor bipolar     Transistor NPNIC = f(IB, VCE) Característica de salida              ...
ZONAS DE OPERACIÓN DE UN TRANSISTORZONA DE SATURACIÓN:-Entrada polarizado directamente   y salida polarizado directamente...
ZONAS DE OPERACIÓN DE UN TRANSISTORZONA    ACTIVA:-Entrada    polarizado   directamente     y   salida   polarizadoinvers...
Características eléctricas del transistor bipolar   Características reales (NPN)                                          ...
Zonas de operación del transistor bipolar:          Transistor NPN: característica de salida                  IC          ...
Zonas de operación del transistor bipolar          Transistor NPN: zonas de funcionamiento del transistor ideal           ...
Características eléctricas del transistor bipolar                    Transistor PNPIB = f(VBE, VEC) Característica de entr...
Características eléctricas del transistor bipolar                     Transistor PNPIC = f(IB, VCE) Característica de sali...
Características o parámetros eléctricos a tomar en cuenta a la hora                   de comprar un transistor bipolar  Ca...
Ejemplos de Transistores bipolares BJT que existen en la practica                                        T O S H IB A     ...
Existe otro tipo de transistor: El fototransistorSe llama fototransistor a un transistor sensible a la luz, normalmente a ...
El FototransistorLa luz (fotones de una cierta longitud de onda) al incidir en la zona de basedesempeñan el papel de la co...
El fototransistor
El fototransistor                    DISTINTOS ENCAPSULADOS
UNA APLICACIÓN DEL LED Y EL FOTOTRANSISTOR      OPTOACOPLADOR    Conjunto led + fototransistor      OBJETIVO:      Proporc...
Conclusiones II parte Sobre el uso del transistor como interruptor se profundiza en Electrónica de Potencia y en Electróni...
CONFIGURACIONES TRANSISTORES BIPOLARESTodos los transistores bipolares, NPN Y PNP puedenpolarizarse de manera que quede un...
CONFIGURACION BASE COMUNLa base es común a la entrada (emisor-base) y a la salda(colector-base)Para describir el comportam...
CARACTERISTICAS DE ENTRADA PARA EL AMPLIFICADOR                        BASE COMUNEn la figura se muestra el conjunto de ca...
CARACTERISTICAS DE SALIDA PARA EL AMPLIFICADOR                        BASE COMUNEn la figura se muestra el conjunto de car...
CONFIGURACION EMISOR COMUNEl emisor es común a la entrada (base-emisor) y a la salida(colector- emisor), la entrada esta e...
CARACTERISTICAS DE ENTRADA PARA EL AMPLIFICADOR                       EMISOR COMUNEn la figura se muestra el conjunto de c...
CARACTERISTICAS DE SALIDA PARA EL AMPLIFICADOR                EMISOR COMUNEn la figura se muestra el conjunto de caracterí...
GRACIASPREPARARSE PARA LA EVALUACIÓN YRELIZAR LA TAREA DE FIN DE UNIDAD
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Capitulo3 electronica

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Capitulo3 electronica

  1. 1. UNIDAD 3TEMA: EL TRANSISTOR
  2. 2. INDICE: INTRODUCCION. TIPOS DE TRANSISTORES TRANSISTOR BIPOLAR ESTRUCTURA DE UN TRANSISTOR BIPOLAR PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN BJT CONCLUCIONES I PARTE TALLER CARACTERISTICAS ELECTRICAS DEL BJT TIPO NPN ZONAS DE OPERACIÓN CARACTERISTICAS ELECTRICAS DEL BJT TIPO PNP EL FOTOTRNSISTOR EL OPTOACOPLADOR
  3. 3. INTRODUCCIÓNEl Transistor, que se empezó a utilizar a finales de la década de los años cuarentadel siglo XX, se considero en su época como una maravilla de lo compacto encomparación con el tamaño de los tubos al vacio que se utilizaban hasta esaépoca, los transistores vinieron a cumplir la misma función de los tubos de vacio.A partir de los años 50 el tamaño de los dispositivos electrónicos se ha reducidoen un factor de diez veces cada cinco años.En los años 60 se empezó a utilizar la palabra microelectrónica, un bloque(chip)de silicio de un área de 0,5 cm cuadrados podía contener de 10 a 20 transistorescon varios diodos ,resistencias y capacitores.Hoy en día tales bloques pueden contener varias docenas de miles decomponentes-Gran parte del estimulo para miniaturizar circuitos electrónicos provino de losprogramas para construir diferentes equipos para la guerra.A medida que la microelectrónica se desarrolló, se aplico muy rapidamente a lascomputadoras comerciales, reduciendo enormemente el tamaño de susprocesadores.Mas tarde se diseñaron diferentes dispositivos portatiles como las calculadoras yotros que han inundado la casa, la oficina, la escuela, las carreteras, etc.En la actualidad vivimos la era de la nanoelectronica
  4. 4. Introducción: tipos de transistores NPN BIPOLARES (BJT) PNPTRANSISTORES CANAL N (JFET-N) UNIÓN CANAL P (JFET-P) EFECTO DE CAMPO METAL-OXIDO- CANAL N (MOSFET-N) SEMICONDUCTOR CANAL P (MOSFET-P) * FET : Field Effect Transistor
  5. 5. TRANSISTOR BIPOLAR El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). El transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo, a diferencia de los resistores, capacitores e inductores que son elementos pasivos.
  6. 6. Estructura de un transistor bipolar BJT (Bipolar Junction Transistor) + - - - - - + - + + + + + + - - - + - - - + + + + - + - + + - - - + + - + + + + - - - - - + - + + - + + - - + - - - + + - + - + P N N + - P Concentración de huecos
  7. 7. Principio de funcionamiento del transistor bipolar PNP P N P
  8. 8. Principio de funcionamiento del transistor bipolar P N P El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula entre los otros dos terminales (emisor y colector): EFECTO TRANSISTOR
  9. 9. Principio de funcionamiento del transistor bipolar Base Emisor Colector Transistor PNP P N P El terminal de base actúa como terminal de control manejando una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector. El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del colector: emisor y colector no son intercambiables
  10. 10. Principio de funcionamiento del transistor bipolar Transistor NPN N P N Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo que la corriente se debe mayoritariamente al movimiento de electrones. En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor, colector y base circula en sentido opuesto a la de un PNP.
  11. 11. Principio de funcionamiento del transistor bipolar Transistor NPN Base Emisor Colector Transistor NPN N P N La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las características del transistor NPN sean mejores que las de un PNP de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean en mayor número de aplicaciones en comparación con los PNP.
  12. 12. Concluciones I parte: • Un transistor bipolar está formado por dos uniones PN, cuyo comportamiento será igual que el de la unión del diodo semiconductor visto en el capitulo anterior. • La zona de Base es mas estrecha que las otras zonas, aproximadamente en una proporción de 150:1 • La zona de base es menos impura que las otras zonas o capas en una proporción de 10:1 • El emisor debe de estar muy dopado. • Normalmente, el colector es menos dopado que el emisor y es mucho mayor en área que la base y el emisor C N- P N+ B E
  13. 13. TALLERCADA ESTUDIANTE DEBE REALIZAR:INVESTIGACIÓN SOBRE UN TIPO DE CONFIGURACIÓN DE UNTRANSISTOR BJTANALIZARA LAS CARACTERISTICAS IMPORTANTES DE OPERACIÓNDE UN BJT EN : BASE COMUN EMISOR COMUN COLECTOR COMUNHACER EN DIAPOSITIVAS SU INVESTIGACIÓN.DEFENDERA SU TRABAJO.CALIFICACIÓN SOBRE 2 PUNTOS EN TRABAJO INVESTIGATIVO
  14. 14. Características eléctricas del transistor bipolar características eléctricas importantes Transistor NPN a tomar en cuenta en un transistorIB = f(VBE, VCE) Característica de entrada para su operación en un circuito: En principio necesitamos conocer 3 IC tensiones y 3 corrientes: + + VCB IC, IB, IE IB VCE, VBE, VCB + - VCE En la práctica basta con conocer solo VBE 2 corrientes y 2 tensiones. IE - - Normalmente se trabaja con IC, IB, VCE y VBE. Por supuesto las otras dos pueden obtenerse fácilmente: IC = f(VCE, IB) Característica de salida IE = IC + IB VCB = VCE - VBE
  15. 15. Características eléctricas del transistor bipolar Transistor NPNIB = f(VBE, VCE) Característica de entrada  VCE IC IB + IB VCE + VBE VBE - - Entre base y emisor el transistor se comporta como un diodo. La característica de este diodo depende de VCE pero la variación es pequeña.
  16. 16. Características eléctricas del transistor bipolar Transistor NPN: linealización de la característica de entrada  VCE IC IB + IB Ideal + VCEVBE - - VBE La característica de entrada corresponde a la de un diodo y se emplean las aproximaciones lineales vistas en el tema anterior.
  17. 17. Características eléctricas del transistor bipolar Transistor NPNIC = f(IB, VCE) Característica de salida IC IC + IB IB VCE + VBE - - VCE La corriente que circula por el colector se controla mediante la corriente de base IB.
  18. 18. ZONAS DE OPERACIÓN DE UN TRANSISTORZONA DE SATURACIÓN:-Entrada polarizado directamente y salida polarizado directamente(ambos diodos polarizados directamente).-Se da el fenómeno de la conducción en la entrada y salida por estarpolarizados directamente, la corriente tiende a aumentar, limitadasolamente por las características del cristal y por la magnitud delvoltaje de polarización.-El transistor se comporta como un corto circuito, es decir como uninterruptor en estado ONZONA DE CORTE:-Entrada polarizado inversamente y salida polarizado inversamente(ambos diodos polarizados inversamente).-Se da el fenómeno de NO conducción en la entrada y salida por estarpolarizados inversamente, .-El transistor se comporta como un circuito abierto, es decir como uninterruptor en estado OFFNOTA: cuando el transistor BJT se encuentra en condiciones desaturación o corte, el dispositivo se utiliza como un conmutador,porque prende o apaga.
  19. 19. ZONAS DE OPERACIÓN DE UN TRANSISTORZONA ACTIVA:-Entrada polarizado directamente y salida polarizadoinversamente.-Se dice que el transistor esta en operación, su funcionamientoserá el de un amplificador y es la función que se estudiara comolo contempla un curso de electrónica básica, las otras funcionescorresponden a cursos de electrónica mas avanzados.-La diferencia entre un transistor PNP y NPN en esta zona deoperación radica en el sentido de la corriente de entrada ysalida que son en sentido contrarioZONA NO UTILIZADA o SIN APLICACIÓN:-Entrada polarizado inversamente y salida polarizadodirectamente.
  20. 20. Características eléctricas del transistor bipolar Características reales (NPN) Activa Avalancha Secundaria IC IB IB6 I VCE1 VCE2 CMax VCE = 0 IB5 Saturación IB4 PMax = VCEIC IB3 Avalancha IB2 Primaria IB1 VBE IB= 0 1V VCEMax VCE Característica Corte de Entrada Característica de Salida
  21. 21. Zonas de operación del transistor bipolar: Transistor NPN: característica de salida IC Zona activa: IC=·IB IC (mA) IB (μA) + 400 40 IB 30 300 + VCE 20 200VBE - 10 100 - 0 Zona de 1 2 VCE (V) saturación Zona de corte FIG.- zonas de operación de un transistor NPN El parámetro fundamental que describe la característica de salida del transistor es la ganancia de corriente .
  22. 22. Zonas de operación del transistor bipolar Transistor NPN: zonas de funcionamiento del transistor ideal IC + IC Zona IB + activa + ·IB VCE IB + VCE VBE - -VBE - - IC Zona de + IB saturación + IC<·IB VCE=0 IC IB VBE - - IC=0 + Zona de IB corte + VCE VCE VBE - -
  23. 23. Características eléctricas del transistor bipolar Transistor PNPIB = f(VBE, VEC) Característica de entrada  VEC IC IB - IB VEC - VEB VEB + + Las tensiones y corrientes van en sentido contrario a las de un transistor NPN. Entre emisor y base se comporta como un diodo. La corriente por la base es saliente.
  24. 24. Características eléctricas del transistor bipolar Transistor PNPIC = f(IB, VCE) Característica de salida IC IC - IB IB VEC - VEB + + VEC La corriente que circula por el colector es saliente y se controla mediante la corriente de base IB.
  25. 25. Características o parámetros eléctricos a tomar en cuenta a la hora de comprar un transistor bipolar Características reales: datos proporcionados por los fabricantes IC CIC-MAX Corriente máxima de colector B ICMAXVCE-MAX Tensión máxima CE EPMAX Potencia máxima PMAXVCE-SAT Tensión C.E. de saturación SOAR VCE-MAXHFE   Ganancia VCE Área de operación segura (Safety Operation Area)
  26. 26. Ejemplos de Transistores bipolares BJT que existen en la practica T O S H IB A VCE = 1500 IC = 8 HFE = 20
  27. 27. Existe otro tipo de transistor: El fototransistorSe llama fototransistor a un transistor sensible a la luz, normalmente a losinfrarrojos, La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella.Esta carga de base lleva al transistor al estado de conducción.El fototransistor es más sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia propiodel transistor.Un fototransistor es igual a un transistor BJT común, con la diferencia que elprimero puede trabajar de 2 formas:Como transistor normal con la corriente de base Ib (modo común).Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces decorriente de base. Ib (modo de iluminación).Puede utilizarse las dos formas simultáneamente, aunque el fototransistor seutiliza principalmente con el pin de la base sin conectar.En el mercado se encuentran fototransistores tanto con conexión de base comosin ella y tanto en cápsulas plásticas como metálicas (TO-72, TO-5) provistas deuna lente.Se han utilizado en lectores de cinta y tarjetas perforadas, lápices ópticos, etc.Para comunicaciones con fibra óptica se puede usar como detectores, pero seprefiere utilizar fotodiodos, También se pueden utilizar en la detección de objetoscercanos cuando forman parte de un sensor de proximidad.
  28. 28. El FototransistorLa luz (fotones de una cierta longitud de onda) al incidir en la zona de basedesempeñan el papel de la corriente de base C El terminal de Base, puede estar presente o no. No confundir con un fotodiodo. E
  29. 29. El fototransistor
  30. 30. El fototransistor DISTINTOS ENCAPSULADOS
  31. 31. UNA APLICACIÓN DEL LED Y EL FOTOTRANSISTOR OPTOACOPLADOR Conjunto led + fototransistor OBJETIVO: Proporcionar aislamiento eléctrico Al interrumpir el has de luz, deja de conducir el fototransistor y se abre, cuando existe la presencia de luz el fototransistor conduce es decir se comporta como un interruptor
  32. 32. Conclusiones II parte Sobre el uso del transistor como interruptor se profundiza en Electrónica de Potencia y en Electrónica Digital. Sobre el uso del transistor como amplificador se profundiza en Electrónica analógica (básica). Como se ha visto los dos tipos de transistores bipolares NPN Y PNP tienen iguales características eléctricas y constructivamente similares, su diferencia radica en el sentido de circulación de las corrientes que actúan en estos elementos. También se diferencian en la rapidez: El transistor NPN funciona básicamente con electrones mientras que el PNP lo hace con huecos (Mayoritarios del emisor en cada caso). Recuérdese que la movilidad de los electrones es mayor que la de los huecos, es decir, el transistor NPN es mas rápido que le PNP en igualdad de condiciones.
  33. 33. CONFIGURACIONES TRANSISTORES BIPOLARESTodos los transistores bipolares, NPN Y PNP puedenpolarizarse de manera que quede una terminal común en sucircuito de polarización; es decir un terminal que formaparte tanto del lazo (malla) de entrada como del lazo desalida. Este puede ser cualquiera de las tres terminales dedispositivo (emisor, base, colector). Así entonces se tienetres configuraciones
  34. 34. CONFIGURACION BASE COMUNLa base es común a la entrada (emisor-base) y a la salda(colector-base)Para describir el comportamiento de un dispositivo de tresterminales se requiere de dos conjuntos de características, unopara la entrada y otro para la salida
  35. 35. CARACTERISTICAS DE ENTRADA PARA EL AMPLIFICADOR BASE COMUNEn la figura se muestra el conjunto de características de entradapara el amplificador base común, relaciona la corriente deentrada IE con el voltaje de entrada VBE para varios niveles devoltaje de salida VCB
  36. 36. CARACTERISTICAS DE SALIDA PARA EL AMPLIFICADOR BASE COMUNEn la figura se muestra el conjunto de características de salidapara el amplificador base común, relaciona la corriente de salidaIC con el voltaje de salida VCB para varios niveles de corrientede entrada IEEl conjunto de características de salida tiene tres regionesoperativas del transistor bipolar, como se indica en la figura, laregión activa (active región), la región de corte (cutoff region) yla region de saturación (saturation region)
  37. 37. CONFIGURACION EMISOR COMUNEl emisor es común a la entrada (base-emisor) y a la salida(colector- emisor), la entrada esta en la base y la salida en elcolectorPara describir el comportamiento de un dispositivo de tresterminales se requiere de dos conjuntos de características, unopara la entrada y otro para la salida
  38. 38. CARACTERISTICAS DE ENTRADA PARA EL AMPLIFICADOR EMISOR COMUNEn la figura se muestra el conjunto de características de entradapara el amplificador emisor común, relaciona la corriente deentrada IB con el voltaje de entrada VBE para varios niveles devoltaje de salida VCE
  39. 39. CARACTERISTICAS DE SALIDA PARA EL AMPLIFICADOR EMISOR COMUNEn la figura se muestra el conjunto de características de salida para elamplificador emisor común, relaciona la corriente de salida IC con elvoltaje de salida VCE para varios niveles de corriente de entrada IBEl conjunto de características de salida tiene tres regiones operativasdel transistor bipolar, como se indica en la figura, la región activa(active región), la región de corte (cutoff region) y la region desaturación (saturation region)
  40. 40. GRACIASPREPARARSE PARA LA EVALUACIÓN YRELIZAR LA TAREA DE FIN DE UNIDAD

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