Principio de funcionamiento del transistor

<p style=”text-align: justify;”>En esta publicaci贸n, me centrar茅 en el principio de funcionamiento del transistor de uni贸n bipolar, suponiendo que ya conozca los detalles de construcci贸n del BJT o simplemente de los transistores.

El funcionamiento b谩sico del transistor se describir谩 utilizando el transistor pnp. El funcionamiento del transistor npn es exactamente el mismo si se intercambian los roles que desempe帽an el electr贸n y el hueco. En la siguiente figura, el transistor pnp se ha dibujado sin la polarizaci贸n de base a colector. Esta situaci贸n es similar a la del diodo con polarizaci贸n directa. La regi贸n de agotamiento se ha reducido en anchura debido a la polarizaci贸n aplicada, lo que da como resultado un gran flujo de portadores mayoritarios del material de tipo p al tipo n.

Como es obvio en la figura anterior, la uni贸n del emisor a la base tiene polarizaci贸n directa, por lo tanto, los portadores mayoritarios, es decir, los orificios del lado del emisor al lado de la base comenzar谩n a fluir y, por lo tanto, se establecer谩 una corriente desde el emisor a la base.

Ahora eliminemos la polarizaci贸n del emisor a la base del transistor pnp como se muestra en la figura a continuaci贸n. Tenga en cuenta las similitudes entre esta situaci贸n y la del diodo polarizado inversamente. Recuerde que el flujo de portadores mayoritarios es cero, lo que da como resultado solo un flujo de portadores minoritarios, en el caso de un diodo con polarizaci贸n inversa.

Por lo tanto, para la situaci贸n anterior, solo los portadores minoritarios, es decir, los agujeros fluyen del lado n al lado p. Para resumir, podemos decir que una uni贸n pn de un transistor tiene polarizaci贸n inversa, mientras que la otra tiene polarizaci贸n directa en condiciones normales de funcionamiento.

Ahora combinaremos los dos escenarios discutidos anteriormente. En la figura a continuaci贸n, ambos potenciales de polarizaci贸n se han aplicado a un transistor pnp, con el flujo resultante de portadores mayoritarios y minoritarios indicado. Tenga en cuenta los anchos de las regiones de agotamiento en la figura, lo que indica claramente qu茅 uni贸n tiene polarizaci贸n directa y cu谩l tiene polarizaci贸n inversa.

Como se indica en la figura, un gran n煤mero de portadores mayoritarios, es decir, agujeros, se difundir谩n a trav茅s de la uni贸n pn polarizada directamente hacia el material de tipo n. La pregunta entonces es si estos portadores contribuir谩n directamente a la corriente base IB o pasar谩n directamente al material de tipo p.

Dado que el material de tipo n intercalado es muy delgado y tiene una baja conductividad, un n煤mero muy peque帽o de estos portadores, es decir, agujeros, tomar谩n este camino de alta resistencia al terminal base. La magnitud de la corriente de base es t铆picamente del orden de microamperios en comparaci贸n con los miliamperios de las corrientes de emisor y colector. La mayor cantidad de estos portadores mayoritarios, es decir, los agujeros, se difundir谩n a trav茅s de la uni贸n polarizada inversamente hacia el material de tipo p conectado al terminal del colector, como se muestra en la figura. La raz贸n de la relativa facilidad con la que los portadores mayoritarios pueden cruzar la uni贸n polarizada inversamente se comprende f谩cilmente si consideramos que para el diodo polarizado inversamente, los portadores mayoritarios inyectados aparecer谩n como portadores minoritarios en el material de tipo n. En otras palabras, ha habido una inyecci贸n de portadores minoritarios en el material de la regi贸n base de tipo n. Esta es la raz贸n, los agujeros que llegaron en el material de tipo n no ir谩n como la corriente base IB, sino que cruzar谩n la uni贸n np polarizada inversamente para compartir la corriente del colector IC.

Ahora, despu茅s de entender esto, podemos obtener alguna relaci贸n matem谩tica. Aplicando la ley de corriente de Kirchhoff al transistor, obtenemos

IE = IB + IC

Por lo tanto, observamos que la corriente del emisor es la suma de las corrientes del colector y la base.

La corriente del colector, a su vez, se compone de dos componentes, es decir, los portadores mayoritarios y minoritarios, como se indica en la figura anterior. El componente de corriente minoritario se denomina corriente de fuga y recibe el s铆mbolo ICO (corriente IC con terminal de emisor abierto). La corriente del colector, por lo tanto, est谩 determinada en total por la ecuaci贸n,

IC= ICmayor铆a + ICOminor铆a

Para transistores de uso general, IC se mide en miliamperios, mientras que ICO se mide en microamperios o nanoamperios. ICO, como Is para un diodo de polarizaci贸n inversa, es sensible a la temperatura y debe examinarse cuidadosamente cuando se consideran aplicaciones de amplios rangos de temperatura. Puede afectar severamente la estabilidad de un sistema a alta temperatura si no se considera adecuadamente.

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