www.eltemario.com Oposiciones Secundaria – TecnologíaTransistores

1/6

1. El transistor

En el año 1951, cuando Shockley inventó el transistor de unión, empezóuna verdadera revolución electrónica que ha superado a lo largo de los añostodas las previsiones iniciales.

Con el transistor se consiguió la miniaturización de los componentes yse llegó al descubrimiento de los circuitos integrados formados por miles detransistores.

La sustitución en los montajes electrónicos de las válvulas de vacíopara los transistores reduce al máximo las pérdidas de calor de los equipos yhace posible la construcción de fuentes de alimentación muy ajustadas a losconsumos reales.

Esencialmente, un transistor es un componente que posibilita dosfunciones muy importantes: por una parte, permite, de forma estática, dejarpasar o cortar las señales eléctricas a partir de una pequeña señal de mando;por otra parte, funciona como un elemento amplificador de señales.

Un transistor consta de tres cristales de silicio (pueden ser PNP o NPN)que realizan las mismas funciones y sólo se diferencian por su forma dealimentación. De todas maneras, se utilizan preferentemente los NPN porqueson más fáciles de fabricar.

2. Funcionamento del transistor

En la figura siguiente puede verse la simbología y la nomenclatura de losterminales del transistor que corresponden a cada cristal.

El primer cristal, denominado emisor, está altamente dopado y sufunción es inyectar electrones a un segundo cristal, denominado base, que sóloestá ligeramente dopado y que, además, es muy delgado.

El tercer cristal, llamado colector, es el más grande y se encuentra en unnivel de dopaje intermedio entre el emisor y el base.

Se forman dos uniones: la del diodo emisor con el base y la del diodobase con el colector. Estas uniones constituyen dos barreras de potencial deaproximadamente 0,7 V en los transistores de silicio, los más utilizados.

www.eltemario.com Oposiciones Secundaria – TecnologíaTransistores

2/6

Para que la ilustración anterior sea más clara, sólo se han dibujado loselectrones y los huecos en los cristales y se han omitido los átomos de silicio ylos iones de impurezas.

3. Polarización del transistor

Se entiende por polarización del transistor las conexiones adecuadasque hay que realizar con corriente continua para que pueda funcionarcorrectamente.

Si conectamos dos pilas, como se ve en la figura siguiente, con el diodobase-emisor, polarizado directamente y el diodo base-colector, polarizadoinversamente, vemos que sucede lo siguiente:

Como el diodo base-emisor está polarizado directamente, siempre quela tensión supere la barrera de potencia (0, 7 V para el silicio) habrá una grancorriente de electrones del emisor. Esta corriente pasa al colectorprácticamente en su totalidad y va a parar al ánodo de la pila que la alimenta.

www.eltemario.com Oposiciones Secundaria – TecnologíaTransistores

3/6

Esto ocurre por dos motivos: el bajo dopaje de la base y su reducidogrosor. Así, se cumple que: I E =I B + IC

Como IC es aproximadamente igual a I E , resulta que I B es muypequeño. Se define el parámetro β como la relación:

β = B

C

II

, cuyo valor puede estar entre 50 y 300, y en algunos

transistores llega a 1.000.

Los transistores pueden montarse de tres maneras distintas. En lamayoría de los casos, las dos fuentes tienen un terminal común con el emisor;por tanto, el montaje se llama montaje con emisor común. Sin embargo, aveces lo tienen con la base (con base común), y otras con el colector (concolector común), como se ve en las figuras siguientes:

En la práctica no se utilizan dos pilas, ya que son poco prácticas, y seconsigue la polarización de la base mediante resistencias a partir de una pilaúnica.

4. Curvas características

Fijémonos en el esquema de la figura siguiente, en el que el circuito debase-emisor está alimentado por una fuente de tensión continua UBB y unaresistencia limitadora de valor R B ; la tensión entre base y emisor es UBE (> 0,7V).

Variando R B se puede controlar la corriente de base IB de forma que ala vez pueda controlarse la corriente del colector IC .

base común

emisor común

colector común

www.eltemario.com Oposiciones Secundaria – TecnologíaTransistores

4/6

I B =B

BEBB

RUU −

El otro circuito formado entre el colector y el emisor, con una tensiónU CE , está polarizado inversamente con U CC a través de una resistencialimitadora R C . Para que funcione correctamente el transistor, U CE tiene que sercomo mínimo superior a 1 V.

Se cumple:

U CE = U CC - R C · I C

Las curvas típicas de funcionamiento de un transistor son las siguientes:

En la figura anterior vemos como para una intensidad de base dada, porejemplo10 µA., y variando RC , se obtienen diferentes valores de IC y UCE ,componiendo la gráfica.

Hay que distinguir una zona, llamada de saturación, en la que paraU CE =0 V.; hasta aproximadamente UCE =1V., la intensidad del colector suberápidamente.

Para valores superiores de IC , la curva es horizontal, correspondiendo ala llamada zona lineal o activa.

Finalmente, si se supera un cierto valor se llega a la zona de ruptura, enla que se destruye la unión.

www.eltemario.com Oposiciones Secundaria – TecnologíaTransistores

5/6

Si ahora varía I B hasta un valor de 20 µA mediante R B , obtenemos unacurva parecida a la anterior, y así sucesivamente hasta llegar a los valoresmáximos tolerables para el transistor.

Obtenemos así la familia de curvas características.

Una última zona de funcionamiento es la de corte, que corresponde aI B = 0, es decir, la zona en la que el transistor no conduce.

En resumen, en la zona de ruptura el transistor nunca debe trabajar,mientras que en la zona de saturación y corte es donde se aprovecha eltransistor para que conduzca o no: actúa como interruptor a partir de laexistencia o ausencia de una pequeña señal en la base

La zona activa o lineal es donde se aprovecha el transistor comoamificador de señales, ya que las pequeñas variaciones en la entrada de labase len amplificadas por el colector.

5. Recta de carga

Cuando se quieren calcular los parámetros de trabajo de un transistorhay que establecer la recta de carga, superpues a la familia de curvas deltransistor.

Esta recta representa las condicioness de trabajo para un circuitodeterminado y, por tanto, todos los posibles puntos de funcionamiento deltransistor:

- Punto de saturación: indica la máxima corriente de colector que es

posible alcanzar por el circuito (U CE = 0 V. ). Este punto viene dado por I C =C

CC

RU

es decir, es como si el circuito emisor-colector fuese un interruptor cerrado.

- Punto de corte: indica la tensión del emisor colector cuando suintensidad es prácticamente nula y U CE = U CC , es decir, es como si el circuitoemisor colector fuese un interruptor abierto.

www.eltemario.com Oposiciones Secundaria – TecnologíaTransistores

6/6

Para que el transistor trabaje en la zona lineal, se escoge un punto máso menos intermedio de la recta de trabajo como punto de reposo.

Los puntos se representan en la figura siguiente: