El dispositivo y el principio de funcionamiento del transistor.
No se puede subestimar la importancia práctica del transistor bipolar para la electrónica y la ingeniería eléctrica modernas. Los transistores bipolares se usan en todas partes hoy en día: para generar y amplificar señales, en convertidores eléctricos, en receptores y transmisores y en muchos otros lugares, se puede enumerar durante mucho tiempo.
Por lo tanto, en el marco de este artículo, no tocaremos todas las áreas posibles de aplicación de los transistores bipolares, sino que solo consideraremos el dispositivo y el principio general de funcionamiento de este maravilloso dispositivo semiconductor, que desde la década de 1950 transformó toda la industria electrónica y desde la década de 1970 contribuyó significativamente a la aceleración del progreso técnico.
Un transistor bipolar es un dispositivo semiconductor de tres electrodos que incluye tres bases de conductividad variable como base. Por lo tanto, los transistores son del tipo NPN y PNP. Los materiales semiconductores con los que se fabrican los transistores son principalmente: silicio, germanio, arseniuro de galio y otros.
El silicio, el germanio y otras sustancias son inicialmente dieléctricos, pero si se les agregan impurezas, se convierten en semiconductores. Las adiciones al silicio como el fósforo (un donante de electrones) harán que el silicio sea un semiconductor de tipo N, y si se agrega boro (un aceptor de electrones) al silicio, entonces el silicio se convertirá en un semiconductor de tipo P.
Como resultado, los semiconductores de tipo N tienen conducción de electrones y los semiconductores de tipo P tienen conducción de huecos. Como comprenderá, la conductividad está determinada por el tipo de portadores de carga activa.
Entonces, un pastel de tres capas de semiconductores tipo P y tipo N es esencialmente un transistor bipolar. Adjuntos a cada capa hay terminales llamados: Emisor, Colector y Base.
La base es un electrodo de control de conductividad. El emisor es la fuente de portadores de corriente en el circuito. El colector es el lugar en la dirección en la que los portadores de corriente corren bajo la acción del EMF aplicado al dispositivo.
Los símbolos de los transistores bipolares NPN y PNP son diferentes en los diagramas. Estas designaciones solo reflejan el dispositivo y el principio de funcionamiento del transistor en el circuito eléctrico. La flecha siempre se dibuja entre el emisor y la base. La dirección de la flecha es la dirección de la corriente de control que se alimenta al circuito del emisor base.
Entonces, en un transistor NPN, la flecha apunta desde la base hacia el emisor, lo que significa que en modo activo, los electrones del emisor se precipitarán hacia el colector, mientras que la corriente de control debe dirigirse desde la base hacia el emisor.
En un transistor PNP, es todo lo contrario: la flecha se dirige desde el emisor hacia la base, lo que significa que en modo activo los agujeros del emisor se precipitan hacia el colector, mientras que la corriente de control debe dirigirse desde el emisor hacia el base.
Veamos por qué sucede esto. Cuando se aplica un voltaje positivo constante a la base de un transistor NPN (en la región de 0,7 voltios) en relación con su emisor, la unión pn base-emisor de este transistor NPN (ver figura) está polarizada directamente y la barrera potencial entre la unión del colector-base y la base del emisor disminuyen, ahora los electrones pueden moverse a través de ella bajo la acción de la EMF en el circuito colector-emisor.
Con suficiente corriente de base, surgirá una corriente de colector-emisor en este circuito y se acumulará con la corriente de base-emisor. El transistor NPN se encenderá.
La relación entre la corriente del colector y la corriente de control (base) se denomina ganancia de corriente del transistor. Este parámetro se proporciona en la documentación del transistor y puede variar desde unidades hasta varios cientos.
Cuando se aplica un voltaje negativo constante a la base de un transistor PNP (en la región de -0,7 voltios) en relación con su emisor, la unión base-emisor np de este transistor PNP está polarizada directamente y la barrera potencial entre el colector y el emisor base y unión base-emisor disminuye, ahora los agujeros pueden moverse a través de él bajo la acción del EMF en el circuito colector-emisor.
Tenga en cuenta la polaridad del suministro al circuito del colector. Con suficiente corriente de base, surgirá una corriente de colector-emisor en este circuito y se acumulará con la corriente de base-emisor. El transistor PNP se encenderá.
Los transistores bipolares se usan comúnmente en varios dispositivos en amplificadores, barreras o interruptores.
En el modo de impulso, la corriente de base nunca cae por debajo de la corriente de mantenimiento, lo que mantiene al transistor en un estado de conducción abierto en todo momento. En este modo, las oscilaciones de corriente de base baja inician las oscilaciones correspondientes a una corriente de colector mucho mayor.
En el modo clave, el transistor cambia de un estado cerrado a uno abierto, actuando como un interruptor electrónico de alta velocidad. En modo barrera, cambiando la corriente de base, se controla la corriente de carga incluida en el circuito del colector.
Ver también:Interruptor electrónico de transistores: principio de funcionamiento y esquema