EL TRANSISTOR BIPOLAR (BJT)

El Transistor de Unión Bipolar (Bipolar Junction Transistor-BJT)

El término bipolar hace referencia al hecho de que en la conducción de la corriente intervienen los dos tipos de portadores (electrones y huecos). El término junction (unión) hace referencia a la estructura del dispositivo, ya que como veremos a continuación tenemos dos uniones "p-n" en el transistor, y mediante la polarización de estas uniones conseguiremos controlar el funcionamiento del dispositivo.

Estructura del Transistor

El transistor es un dispositivo de tres zonas o capas. Podemos tener una zona de material tipo n en medio de dos zonas de material tipo p, en este caso se denomina transistor pnp, o bien tener una zona tipo p con dos zonas tipo n a cada lado, en cuyo caso estaríamos hablando de un transistor npn.

La zona central se denomina base, y las laterales emisor y colector. Cada una de las zonas consta de un terminal por donde extraer las corrientes. Estos terminales se representan por la inicial del nombre de la zona respectiva: E (emisor), B (base) y C (colector).

La zona de emisor es la más fuertemente dopada de las 3, es la zona encargada de “emitir” o inyectar portadores mayoritarios hacia la base. Huecos en el caso de un transistor pnp o electrones en el caso del transistor pnp. La base tiene un nivel de dopado netamente inferior al de la zona de emisor. Se trata de una zona con un espesor muy inferior al de las capas exteriores. Su misión es la de dejar pasar la mayor parte posible de portadores inyectados por el emisor hacia el colector.

Parámetros importantes en el funcionamiento del Transistor BJT.

  

La zona de colector, como su propio nombre indica es la encargada de recoger o “colectar” los portadores que inyectados por el emisor han sido capaces de atravesar la base. Es la zona con un nivel de dopado inferior de las tres.

Estamos ante un dispositivo que tiene dos uniones, una unión entre las zonas de emisor y base (que denominaremos a partir de ahora unión de emisor) y otra unión entre las zonas de base y colector (de que denominaremos unión de colector), cada una de las cuales puede ser polarizada de dos maneras: polarización en directa y polarización en inversa. Así, desde el punto de vista global del dispositivo tenemos cuatro zonas de funcionamiento posibles en función del estado de polarización de las dos uniones.

Si polarizamos las dos uniones en directa, diremos que el transistor está trabajando en la zona de saturación.

En el caso de que la unión de emisor la polaricemos en directa y la unión de colector en inversa, estaremos en la zona activa.

Cuando las dos uniones se polarizan en inversa, se dice que el transistor está en la zona.

de corte

Por último, si la unión de emisor se polariza en inversa y la unión de colector

en directa, el transistor se encuentra en activa inversa.

De las cuatro zonas, las 3 mencionadas en primer lugar son las más interesantes desde el punto de vista del funcionamiento del transistor, siendo la zona activa inversa una zona puramente teórica y sin interés práctico.

Análisis de Corrientes en la Zona Activa:

Un transistor está trabajando en la zona activa cuando la unión de emisor se polariza en directa y la unión de colector en inversa.

En el caso de un transistor pnp, para polarizar la unión de emisor en directa habrá que aplicar una tensión positiva del lado del emisor, negativa del lado de la base, o lo que es lo mismo una tensión VBE positiva. De igual manera, para polarizar la unión de colector en inversa hay que aplicar una tensión VCB negativa. (Ver figura)

 

En el caso de un transistor npn, para polarizar la unión de emisor en directa habrá que aplicar una tensión negativa del lado del emisor, positiva del lado de la base, o lo que es lo mismo una tensión VBE negativa. De igual manera, para polarizar la unión de colector en inversa hay que aplicar una tensión VCB positiva.

 

De manera que el transistor bipolar funciona como un interruptor o switch, permitiendo activar o desactivar una carga conectada en el Colector (NPN) y en el Emisor (PNP), siempre y cuando se configure con la polarización específica para cada uno de ellos.

Tanto el transistor NPN, como el PNP, poseen una característica común, denominada Ganancia del Transistor, expresada por hfe (Beta) y depende del fabricante del mismo (con un valor comprendido entre 80 y 300). La ganancia del transistor depende de la relación entre la Corriente del Colector (Ic) y la Corriente de la Base (Ib) y se expresa así: hfe = Ic / Ib. Está expresión permite determinar el nivel de amplificación de corriente del transistor.

EL TRANSISTOR BIPOLAR COMO AMPLIFICADOR DE SEÑALES:

ZONA DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BJT