SAAEI 2005

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Electrónica Industrial
2do curso de Ingeniería Técnica Industrial
Especialidad Electricidad
Lección 4 El Transistor Bipolar
Profesor Diego González Lamar
Transparencias basadas en el material realizado
por Javier Ribas Bueno
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El Transistor Bipolar
Índice de la Lección

• Introducción
• Características eléctricas de un transistor
  bipolar
• Característica de entrada
• Característica de salida
• Linealización de las características de entrada y
  salida
• Zonas de funcionamiento
• Limitaciones
• Interpretación de los datos de un catálogo
• El fototransistor
• Optoacoplador
• Circuitos con transistores

Electrónica Industrial Lección 4
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El Transistor Bipolar
Introducción
Los transistores bipolares se usan generalmente
en electrónica analógica. También en algunas
aplicaciones de electrónica digital como la
tecnología TTL o BICMOS.
Un transistor de juntura bipolar está formado por
dos junturas P en un solo cristal semiconductor,
separados por una región muy estrecha. De esta
forma quedan formadas tres regiones
Electrónica Industrial Lección 4

• Emisor, que se diferencia de las otras dos por
  estar fuertemente dopada, comportándose como un
  metal.
• Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el
  emisor del colector.
• Colector, de extensión mucho mayor

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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
En principio necesitamos conocer 3 tensiones y 3
corrientes IC, IB, IE,VCE, VBE, VCB En
la práctica basta con conocer solo 2 corrientes y
2 tensiones?Normalmente se trabaja con
IC, IB, VCE y VBE. Por supuesto las otras
dos pueden obtenerse fácilmente IE IC
IB VCB VCE - VBE
Transistor NPN
IC

Electrónica Industrial Lección 4
IB
VCE

VBE
-
-
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Característica de entrada del Transistor NPN
IC

Electrónica Industrial Lección 4
IB
VCE

VBE
-
-
Entre base y emisor el transistor se comporta
como un diodo.
La característica de este diodo depende de VCE
pero la variación es pequeña.
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Característica de salida del Transistor NPN
IC f(IB, VCE) Característica de salida
IC

Electrónica Industrial Lección 4
IB
IB
VCE

VBE
-
-
La corriente que circula por el colector se
controla mediante la corriente de base IB.
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Equivalente hidráulico del transistor
Electrónica Industrial Lección 4
h2
h1
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Linealización de la característica de salida
Transistor NPN
IB (µA)
IC (mA)
400
40
Electrónica Industrial Lección 4
300
30
20
200
10
100
0
VCE (V)
1
2
El parámetro fundamental que describe la
característica de salida del transistor es la
ganancia de corriente ?.
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Linealización de la característica de entrada
Transistor NPN
Electrónica Industrial Lección 4
La característica de entrada corresponde a la de
un diodo y se emplean las aproximaciones lineales
vistas en el lecciones anteriores
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Zonas de Funcionamiento Transistor NPN
Electrónica Industrial Lección 4
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Característica de entrada del Transistor PNP
IC
-
Electrónica Industrial Lección 4
IB
VCE
-
VBE


Las tensiones y corrientes van en sentido
contrario a las de un transistor NPN.
Entre emisor y base se comporta como un diodo. La
corriente por la base es saliente.
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Característica de salida del Transistor NPN
IC f(IB, VCE) Característica de salida
IC
Electrónica Industrial Lección 4
-
IB
IB
VCE
-
VBE


La corriente que circula por el colector se
controla mediante la corriente de base IB.
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Limitaciones
IC
IC-MAX ? Corriente máxima de colector
ICMAX
VCE-MAX ? Tensión máxima CE
Electrónica Industrial Lección 4
PMAX ? Potencia máxima
PMAX
SOAR
VCE-MAX
VCE
Área de operación segura (Safety Operation Area)
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Interpretación de los datos de un catálogo
Electrónica Industrial Lección 4
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Interpretación de los datos de un catálogo
Electrónica Industrial Lección 4
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Interpretación de los datos de un catálogo
Electrónica Industrial Lección 4
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El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Interpretación de los datos de un catálogo
Electrónica Industrial Lección 4
18
El Transistor Bipolar
Características eléctricas del transistor bipolar
Interpretación de los datos de un catálogo
Electrónica Industrial Lección 4
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El Transistor Bipolar
El fototransistor

• Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un
  transistor normal, solo que puede trabajar de 2
  maneras diferentes
•  Como un transistor normal con la corriente de
  base (IB)  (modo común)
•  Como fototransistor, cuando la luz que incide en
  este elemento hace las veces de corriente de
  base. (IP) (modo de iluminación).

Electrónica Industrial Lección 4
Es muy utilizado para aplicaciones donde la
detección de iluminación es muy importante
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El Transistor Bipolar
El fototransistor
Interpretación de los datos de un catálogo
Electrónica Industrial Lección 4
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El Transistor Bipolar
El Optoacoplador
El Optoacoplador es un dispositivo que se compone
de un diodo LED y un fototransistor, de manera de
que cuando el diodo LED emita luz, ésta ilumine
el fototransistor y conduzca. Estos dos elementos
están acoplados de la forma más eficiente
posible.
Electrónica Industrial Lección 4

• Proporcionar aislamiento galvánico y protección
  eléctrica.
• Detección de obstáculos.

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El Transistor Bipolar
Circuitos con transistores
Recta de carga
VTH/RTH
Circuito lineal
RTH
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IC

IB
VCE
VTH
-
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El Transistor Bipolar
Circuitos con transistores
Funcionamiento en conmutación de un transistor NPN
12 V 36 W
R
3 A
12 V
Electrónica Industrial Lección 4
Ventajas

• No desgaste, sin chispas, rapidez, permite
  control desde sistema lógico.
• Electrónica de Potencia y Electrónica digital

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El Transistor Bipolar
Circuitos con transistores
Funcionamiento en conmutación de un transistor PNP
12 V 36 W
3 A
12 V
Electrónica Industrial Lección 4

• Al igual que antes, sustituimos el interruptor
  principal por un transistor.
• La corriente de base (ahora circula al reves)
  debe ser suficiente para asegurar la zona de
  saturación.

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El Transistor Bipolar
Conclusiones

• Sobre el uso del transistor como interruptor se
  profundiza en Electrónica de Potencia y en
  Electrónica Digital.
• Sobre el uso del transistor como amplificador se
  profundiza en Electrónica Analógica.
• Como se ha visto ambos transistores bipolares son
  bastante intercambiables y constructivamente
  similares.
• Solamente se diferencian en la rapidez El
  transistor NPN funciona básicamente con
  electrones mientras que el PNP lo hace con huecos
  (Mayoritarios del emisor en cada caso).
• Reacuérdese que la movilidad de los electrones es
  mayor que la de los huecos, es decir, el
  transistor NPN es mas rápido que le PNP en
  igualdad de condiciones.

Electrónica Industrial Lección 4