transistor

TRANSISTORES

Héctor Chire Ramírez

Características. Símbolo

• Elemento triterminal: Terminal de control• Magnitud control: tensión o corriente• Funcionamiento específico: dos uniones PN• Funcionamiento en régimen permanente:

componentes de los circuitos digitales

A

B

+

–

terminal decontrol

+

–

i

v

iT.C. vAB

T.C.

v

i

VQ

IQ1

IQ2

IQ3

TRANSISTOR JFET N-CH 30V TO-92 - 2N5638RLRAG

Especificaciones Técnicas

TRANSISTOR 350V DE 5KA 5X7.6M M


TRANSISTOR BLF278 MOSFET


TRANSISTOR NPN 40V 500MA 16-SOIC


TRANSISTOR ARRAYS PNP/N-CH 40V SOT363


Transistores bipolares: BJT• Corriente: movimiento de electrones y huecos.• Magnitud de control: corriente• Dos tipos: NPN y PNP

Transistores unipolares o de efecto de campo: FET• Campo eléctrico influye en el comportamiento• Corriente: movimiento sólo de electrones o huecos, según el tipo

de transistor• Magnitud de control: diferencia de potencial• JFET• FETMOS: de canal N (electrones); de canal P (huecos)

CLASIFICACION DE LOS TRANSISTORES

Transistores uniunión: UJT• Muy especiales. No los veremos

• Magnitud de control: corriente• Terminal central: corriente de control. Terminal base: B• Terminal izquierda: emisor, E• Terminal derecha: colector, C

TRANSISTORES BIPOLARES

A

B

+

–

vAB

i

iT.C.

),( ..CTAB ivfi =

P PN N NP

• Sentido flecha: de P hacia N

Tipos de transistores bipolares

B

C

E

transistor bipolar NPN

colector

emisorbase

transistor bipolar PNP

C colector

E emisor

B base

• Seis magnitudes a relacionar

• Corriente en cada terminal: IC, IB , IE

• Diferencias potencial entre terminales: VBE, VBC , VCE

• Dos ecuaciones de comportamiento• Convenio para el sentido de las corrientes y signo de las tensiones

Magnitudes en los transistores bipolares

E

B

C

+

+

+

PNP

IB

IC

IE

––

–V

EB

VEC

VCB

B

C

E

+

+

+

NPN

––

–

VBE

VCE

VBC

IB

IC

IE

Ecuaciones de comportamiento de los t. bipolares

++

+

+–

+–

–

–

–VBB

VCC

RC

RB

IB

IC

IE

IB

IC I

C

IC

VBE

VCE

VBC

Ecuaciones de comportamiento de los t. bipolares

IC = f (VCE , IB) IB = g(VBE , VCE )

IE = IB + IC VBC = VBE − VCE

VBB = RBIB + VBE VCC = RC IC + VCE

• Ecuaciones comportamiento: análisis experimental

• Simplificando: punto operación del transistor Q(IB, IC, VBE, VCE)

Curvas características: dos

IB = g(VBE , VCE )

• VCE poca influencia. Se simplifica.

IB

VBE

IB

VBE

IB = g(VBE)

Zonas de funcionamiento del transistor bipolar

• Un transistor tiene dos uniones PN, 4 posibles polarizaciones:

unión BE IP IP DP DP

unión BC IP DP IP DP

• Distinguir entre E y C?• Polarización relativa determina quién funciona como E y quién como C• E y C no son exactamente iguales a nivel físico

• Funcionamiento directo o normal (NPN): VBE> VBC

• Funcionamiento inverso (NPN): VBE< VBC

• Habitualmente: funcionamiento directo• Posible con tres de las cuatro opciones• Tres zonas de funcionamiento

– Corte– Región Activa Normal (R.A.N.)– Saturación

1. Corte

• BE y BC en I.P.

• Por tanto VBE ≤ 0,7 V y VBC ≤ 0,7 V (se suele comprobar sólo VBE ≤ 0,7 V)

• En I.P. no circula corriente, por tanto: IC = 0 A IB = 0 A (por tanto IE = 0 A)

• Ya tenemos las dos ecuaciones que nos faltaban

• Resumiendo:

condición ecuación

VBE ≤ 0,7 V ⇒ IC = 0 , IB = 0

2. Región Activa Normal (R.A.N.)

• BE en D.P., BC en I.P

• Sólo una unión en D.P. pero corriente en ambas. Aún así IB << IC

• BE en D.P., por tanto, VBE = 0,7 V (una ecuación más)

• Otra ecuación: analizando las curvas características del transistor

• Conclusión análisis: IC/IB = ß ( nueva ecuación, ß “ganancia de corriente”)

• Varía según el tipo de transistor. Consideraremos 100

• Verificación de esta zona implica comprobar unión BC en I.P: comprobar VBC

≤ 0,5 V (no 0,7 como en una unión aislada). Equivalente: VCE ≥ 0,2 V


VCE ≥ 0,2 V ⇒ VBE = 0,7 V ,IC

IB

= β

3. Saturación

• BE y BC en D.P.

• Corriente en las dos uniones, IB mayor que antes

• Ambas uniones en D.P.: VBE = 0,7 V y VCE = 0,2 V

• No relación constante anterior

• Verificación de esta zona implica comprobar IC/IB ≤ ß


⇒ VBE = 0,7 V

VCE = 0,2 V

IC

IB

≤ β

TRANSISTORES UNIPOLARES O DE EFECTO DE CAMPO

• Campo eléctrico influye en el comportamiento• Corriente: movimiento sólo de electrones o huecos, según tipo• Magnitud de control: diferencia de potencial• JFET• FETMOS: de canal N (electrones); de canal P (huecos)

A

B

+

–+

–

T.C. vAB

i

vT.C.

i = f (vAB, vT.C. )

JFET, transistores de efecto de campo de unión

transistor JFET de canal N

G

D

S

drenador

fuentepuerta

G

D

S

drenador

fuentepuerta

transistor JFET de canal P

transistor JFET de canal N transistor JFET de canal P

• Otros símbolos

• Tres magnitudes para analizar comportamiento: ID, VDS y VGS (t. control)

• Funcionamiento adecuado: dos uniones PN en I.P

• Canal N: VGS < 0. Canal P: VGS > 0

• Portadores de carga de fuente hacia drenador, generan ID

• Corriente IG =0. Por tanto: IS= ID

Magnitudes de los JFET

+

+

canal N

G

D

S(< 0)

– –

ID

VDS

VGS

IG

= 0 ++

canal P

G

D

S(> 0)

–

–IG

= 0V

GS

VSD

ID

Curvas de transferencia en los JFET

• Punto de operación: Q( IDQ, VDSQ, VGSQ)

• Corriente ID depende de las dos tensiones: ID = f(VGS,VDS)

• Circuito para analizar el funcionamiento

+

+

+

+

(variable)

(variable)S

D

G

––VGS

VDS

IDRD

––

VGG

VDD

IG = 0

Tres zonas de funcionamiento:


CORTE: VGSQ≤ VGSoff ID = 0

ZONA OHMICA: VGSoff ≤ VGSQ ≤ 0 ID = VDSS / RDS

VDSQ≤ VDSsat RDS = VDSS / IDSS

SATURACIÓN: VGSoff ≤ VGSQ ≤ 0 ID = K IDSS

VDSQ ≥ VDSsat

VDSS tensión para estrangular el canal : |VGSoff|

VDSsat frontera entre zona óhmica y saturación (no constante)

K = 1 −VGSQ

VGSoff

2

VDSsat = 1 −VGSQ

VGSoff

2

VGSoff

MOS, transistores metal-óxido-semiconductor

NMOS de enriquecimiento

G

D

S

drenador

fuente

puerta

Bsustrato

PMOS de enriquecimiento

G

D

S

B

drenador

fuente

puertasustrato

NMOS de empobrecimiento

G

D

S

B

drenador

fuente

puertasustrato G

D

S

B

PMOS de empobrecimiento

drenador

fuente

puertasustrato

• Otros símbolos

transistores de enriquecimiento NMOS PMOS NMOS PMOS

transistores de empobrecimiento

• Enriquecimiento: D y S físicamente separadas• Empobrecimiento: entre D y S siempre hay canal• B, sustrato (bulk). No es un terminal, sino la base física sobre la que se

ha construido el MOS. Normalmente se conecta a S

transistor

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