EL TRANSISTOR BJT

DEFINICION:

Transistor Bipolar. El transistor bipolar de uniones, conocido también por BJT (siglas de su denominación inglesa Bipo-lar Junction Transistor), es un dispositivo de tres terminales denominados emisor, base y colector.

Estructura Física

La estructura física de un transistor bipolar consta de dos uniones PN dispuestas una a continuación de la otra. Entre los terminales de emisor y base hay una unión PN, denominada unión emisora, y entre los de base y colector otra unión PN, llamada unión colectora.

Tipos

Hay dos tipos de transistores bipolares: el NPN y el PNP.  En el transistor NPN el emisor es un semiconductor tipo N, la base es tipo P y el colector es tipo N.

• El emisor ha de ser una región muy dopada (de ahí la indicación p+). Cuanto más dopaje tenga el emisor, mayor cantidad de portadores podrá aportar a la corriente.
• La base ha de ser muy estrecha y poco dopada, para que tenga lugar poca recombinación en la misma, y prácticamente toda la corriente que proviene de emisor pase a colector. Además, si la base no es estrecha, el dispositivo puede no comportarse como un transistor,
• El colector ha de ser una zona menos dopada que el emisor. Las características de esta región tienen que ver con la recombinación de los portadores que provienen del emisor.

Funcionamiento del transistor

Entre los terminales de colector (C) y emisor (E) se aplica la potencia a regular, y en el terminal de base (B) se aplica la señal de control gracias a la que se controla la potencia. Con pequeñas variaciones de corriente a través del terminal de base, se consiguen grandes variaciones a través de los terminales de colector y emisor. Si se coloca una resistencia se puede convertir esta variación de corriente en variaciones de tensión según sea necesario.

Polarización del Transistor Bipolar

Polarizar un transistor bipolar implica conseguir que las corrientes y tensiones continuas que aparecen en el mismo queden fijadas a unos valores previamente decididos. Es posible polarizar el transistor en zona activa, en saturación o en corte, cambiando las tensiones y componentes del circuito en el que se engloba.

Corte
Cuando el transistor se encuentra en corte no circula corriente por sus terminales. Concretamente, y a efectos de cálculo, decimos que el transistor se encuentra en corte cuando se cumple la condición: IE = 0 ó IE < 0 (Esta última condición indica que la corriente por el emisor lleva sentido contrario al que llevaría en funcionamiento normal). Para polarizar el transistor en corte basta con no polarizar en directa la unión base-emisor del mismo, es decir, basta con que VBE=0.
Activa
La región activa es la normal de funcionamiento del transistor. Existen corrientes en todos sus terminales y se cumple que la unión base-emisor se encuentra polarizada en directa y la colector-base en inversa.
Saturación
En la región de saturación se verifica que tanto la unión base-emisor como la base-colector se encuentran en directa. Se dejan de cumplir las relaciones de activa, y se verifica sólo lo siguiente:
donde las tensiones base-emisor y colector-emisor de saturación suelen tener valores determinados (0,8 y 0,2 voltios habitualmente).
Es de señalar especialmente que cuando el transistor se encuentra en saturación circula también corriente por sus tres terminales, pero ya no se cumple la relación: II CB = ⋅ β (FUENTE: ecured.cu)

CIRCUITOS DE POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR EN EMISOR COMÚN
1) POLARIZACIÓN FIJA : El circuito estará formado por un transistor NPN, dos resistencias fijas: una en la base RB (podría ser variable) y otra en el colector RC, y una batería o fuente de alimentación Vcc. Este circuito recibe el nombre de circuito de polarización fija y determina el punto Q de reposo del transistor para unos valores dados de Vcc, RB y RC. Es el circuito más sencillo, pero también el más inestable con las variaciones de la temperatura.
La relación que existe entre la corriente de colector Ic y la tensión colector-emisor VCE del transistor, aplicando la ley de Kirchoff resulta:

Para el BC547B y sus curvas características de salida tendremos la siguiente recta de carga y el punto Q de reposo:

2) POLARIZACIÓN UNIVERSAL En la figura se muestra un circuito con polarización universal capaz de compensar los desequilibrios producidos por la ICB0( 1 ), β y VBE. El circuito está constituido por un divisor de tensión, formado por R1 y R2, conectado a la base del transistor, y por una resistencia de emisor RE, Cuando IC tiende a aumentar la caída de tensión en RE también aumenta, como la tensión en el divisor de tensión en el punto A es casi constante, el aumento de voltaje en RE provoca que disminuya el voltaje entre base-emisor y esto a su vez disminuye la IB lo que provoca una reducción de IC .

Al utilizar el sistema de polarización universal, la ecuación de la recta de carga viene dada por:
Vcc = VCE + IC . (RC+RE) . (FUENTE : roble.pntic.mec )