No Deje Rastro

1. TRNASISTOR BIPOLAR•

Código: BJT-01 Fecha: (Día – Mes – Año): 10-08-2012

Regional: Norte de Santander Centro de formación: CIES

Estructura curricular o Programa de Formación

TECNOLOGO EN MANTENIMIENTO ELECTRONICO E INSTRUMENTAL INDUSTRIAL

Duración en horas, etapa Lectiva 1870

Duración en horas, etapa productiva 880

Total en horas, de la Formación 2750

Módulo de Formación: CORREGIR DE UN BIEN LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS E INSTRUMENTAL INDUSTRIAL DE ACUERDO CON SUS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS.

Duración en horas: 722

Unidad de Aprendizaje: elaboración de Guías de Aprendizaje

Análisis del transistor BJT en AC y DC Duración en horas:

68

Modalidad(es) de formación: Presencial

Resultado de Aprendizaje:

Identificar el comportamiento de un transistor en las diferentes configuraciones

Identificar la hoja característica o de especificaciones del transistor..

Identificar como polarizar el BJT en DC

Modelar el transistor BJT en el dominio de AC.

Diseño y montaje de circuitos Emisor común

Diseño y montaje de circuitos Base común

Diseño y montaje de un circuito amplificador de señal.

Actividad de Enseñanza – Aprendizaje – Evaluación:

Análisis del transistor BJT en AC y DC Duración en horas:

68

INTRODUCION.

Durante el periodo 1904-1947, el tubo de vacío fue sin duda el dispositivo electrónico de interés y desarrollo. En 1904, el diodo de tubo de vacío fue introducido por J. A. Fleming. Poco después, en 1906, Lee, De Forest agregó un tercer elemento, denominado rejilla de control, al tubo de vacío, lo que originó el primer amplificador: el triodo. En los años siguientes, la radio y la televisión brindaron un gran impulso a la industria de tubos electrónicos. La producción aumentó de cerca de 1 millón de tubos en 1922 hasta aproximadamente 100 millones en 1937. A principios de la década de los treinta el tétrodo de cuatro elementos y el péntodo de cinco elementos se distinguieron en la industria de tubos electrónicos. Durante los años subsecuentes, la industria se convirtió en una de primera importancia y se lograron avances rápidos en el diseño, las técnicas de manufactura, las aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia y la miniaturización.

Sin embargo, el 23 de diciembre de 1947 la industria electrónica atestiguó el advenimiento de una dirección de interés y desarrollo completamente nueva. Fue en el transcurso de la tarde de ese día que Walter H. Brattain y John Bardeen demostraron el efecto amplificador del primer transistor en los Bell Telephone Laboratorios. El transistor original (un transistor de punto de contacto) se muestra en la figura 3.1. De inmediato, las ventajas de este dispositivo de estado sólido de tres terminales sobre el tubo electrónico fueron evidentes: era más pequeño y ligero; no tenía requerimientos de filamentos o pérdidas térmicas; ofrecía una construcción de mayor resistencia y resultaba más eficiente porque el propio dispositivo absorbía menos potencia; instantáneamente estaba listo para utilizarse, sin requerir de un periodo de calentamiento; además, eran posibles voltajes de operación más bajos. Todos los amplificadores (dispositivos que incrementan el nivel de voltaje, corriente o potencia) tienen al menos tres terminales con una de ellas controlando el flujo entre las otras dos.

Construcción del Transistor

El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas, compuesto ya sea de dos capas de material tipo N y una de tipo P o dos capas de material tipo P y una de tipo N. El primero se denomina transistor NPN, en tanto que el último recibe el nombre de transistorPNP. Ambos se muestran en la figura 2.2 con la polarización de CD adecuada. En el capítulo 3 encontraremos que la polarización de CD es necesaria para establecer una región de operación apropiada para la amplificación de CA. Las capas exteriores del transistor son materiales semiconductores con altos niveles de dopado, y que tienen anchos mucho mayores que los correspondientes al material emparedado de tipo P o N. En los transistores que se muestran en la figura 2.2, la relación entre el ancho total y el de la capa central es de 0.150/0.001 = 150:1. El dopado de la capa emparedada es también considerablemente menor que el de las capas exteriores (por lo general de 10:1 o menos). Este menor nivel de dopado reduce la conductividad (incrementa la resistencia) de este material al limitar el número de portadores "libres".

En la polarización que se muestra en la figura 2.2, las terminales se han indicado mediante letras mayúsculas, E para el emisor, C para el colector y B para la base. Una justificación respecto a la elección de esta notación se presentará cuando estudiemos la operación básica del transistor. La abreviatura BJT (bipolar junction transistor = transistor de unión bipolar) se aplica a menudo a este dispositivo de tres terminales. El término bipolar refleja el hecho de que los electrones y los huecos participan en el proceso de inyección en el material polarizado opuestamente. Si sólo uno de los portadores se emplea (electrón o hueco), se considera que el dispositivo es unipolar.

Figura 2.2 Tipos de transistores y su respectiva polarización en región activa: (a) PNP; (b) NPN.

Operación del Transistor

La operación básica del transistor se describirá ahora empleando el transistor pnp de la figura 2.2a. La operación del transistor npn es exactamente igual si se intercambian los papeles que desempeñan los electrones y los huecos. En la figura 2.3 se ha redibujado el transistor PNP sin la polarización base a colector. Nótense las similitudes entre esta situación y la del diodo polarizado directamente en el capítulo 1. El ancho de la región de agotamiento se ha reducido debido a la polarización aplicada, lo que produce un denso flujo de portadores mayoritarios del material tipo P al tipo N.

Figura 2.3 Unión polarizada directamente de un transistor pnp.

Eliminaremos ahora la polarización base a emisor del transistor PNP de la figura 2.2a como se indica en la figura 2.4. Recuérdese que el flujo de portadores mayoritarios es cero, por lo que sólo se presenta un flujo de portadores minoritarios, como se ilustra en la figura 2.4. En resumen, por tanto:

Una unión P-N de un transistor está polarizada inversamente, en tanto que la otra presenta polarización directa.

En la figura 2.5 ambos potenciales de polarización se han aplicado a un transistor PNP, con un flujo de portadores mayoritario y minoritario

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