TRANSISTORES

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TRANSISTORES

• Símbolo. Características
• Clasificación de los transistores
• Transistores bipolares
• Transistores unipolares

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Características. Símbolo

• Elemento triterminal Terminal de control
• Magnitud control tensión o corriente
• Funcionamiento específico dos uniones PN
• Funcionamiento en régimen permanente
• componentes de los circuitos digitales

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Clasificación de los transistores
Transistores bipolares BJT

• Corriente movimiento de electrones y huecos.
• Magnitud de control corriente
• Dos tipos NPN y PNP

Transistores unipolares o de efecto de campo FET

• Campo eléctrico influye en el comportamiento
• Corriente movimiento sólo de electrones o
  huecos, según el tipo de transistor
• Magnitud de control diferencia de potencial
• JFET
• FETMOS de canal N (electrones) de canal P
  (huecos)

Transistores uniunión UJT

• Muy especiales. No los veremos

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TRANSISTORES BIPOLARES

• Magnitud de control corriente
• Terminal central corriente de control. Terminal
  base B
• Terminal izquierda emisor, E
• Terminal derecha colector, C

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Tipos de transistores bipolares

• Sentido flecha de P hacia N

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Magnitudes en los transistores bipolares

• Seis magnitudes a relacionar
• Corriente en cada terminal IC, IB , IE
• Diferencias potencial entre terminales VBE, VBC
  , VCE
• Dos ecuaciones de comportamiento
• Convenio para el sentido de las corrientes y
  signo de las tensiones

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Ecuaciones de comportamiento de los t. bipolares
8
Ecuaciones de comportamiento de los t. bipolares

• Ecuaciones comportamiento análisis experimental
• Simplificando punto operación del transistor
  Q(IB, IC, VBE, VCE)

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Curvas características dos

• VCE poca influencia. Se simplifica.

10
mA
12
10
8
6
4
2
0
V
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Zonas de funcionamiento del transistor bipolar

• Un transistor tiene dos uniones PN, 4 posibles
  polarizaciones
• unión BE IP IP DP DP
• unión BC IP DP IP DP
• Distinguir entre E y C?
• Polarización relativa determina quién funciona
  como E y quién como C
• E y C no son exactamente iguales a nivel físico
• Funcionamiento directo o normal (NPN) VBEgt VBC
• Funcionamiento inverso (NPN) VBElt VBC
• Habitualmente funcionamiento directo
• Posible con tres de las cuatro opciones
• Tres zonas de funcionamiento
• Corte
• Región Activa Normal (R.A.N.)
• Saturación

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1. Corte

• BE y BC en I.P.
• Por tanto VBE 0,7 V y VBC 0,7 V (se suele
  comprobar sólo VBE 0,7 V)
• En I.P. no circula corriente, por tanto IC 0 A
  IB 0 A (por tanto IE 0 A)
• Ya tenemos las dos ecuaciones que nos faltaban
• Resumiendo
• condición ecuación
• VBE 0,7 V ? IC 0 , IB 0

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2. Región Activa Normal (R.A.N.)

• BE en D.P., BC en I.P
• Sólo una unión en D.P. pero corriente en ambas.
  Aún así IB ltlt IC
• BE en D.P., por tanto, VBE 0,7 V (una ecuación
  más)
• Otra ecuación analizando las curvas
  características del transistor
• Conclusión análisis IC/IB ß ( nueva ecuación,
  ß ganancia de corriente)
• Varía según el tipo de transistor. Consideraremos
  100
• Verificación de esta zona implica comprobar unión
  BC en I.P comprobar VBC 0,5 V (no 0,7 como en
  una unión aislada). Equivalente VCE ? 0,2 V
• condición ecuación
• VCE ? 0,2 V ? VBE 0,7 V ,

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3. Saturación

• BE y BC en D.P.
• Corriente en las dos uniones, IB mayor que antes
• Ambas uniones en D.P. VBE 0,7 V y VCE 0,2 V
• No relación constante anterior
• Verificación de esta zona implica comprobar IC/IB
  ß
• condición ecuación
• ? VBE 0,7 V
• VCE 0,2 V

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Zonas de funcionamiento en la curva característica
mA
12
10
Saturación
8
R.A.N.
6
4
2
Corte
V
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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Aproximación realizada
0,2 V
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Resolución gráfica de circuitos con transistores

• Conocemos curvas (IB ,VBE) y (IC ,VCE) del
  transistor
• Circuito de entrada
• RECTA DE CARGA de entrada

18

• Dibujando esa recta sobre el mismo plano que la
  curva (IB ,VBE)
• Obtenemos punto de operación de entrada (IBQ
  ,VBEQ)

19

• Circuito de salida
• RECTA DE CARGA de salida

20

• Dibujando esa recta sobre el mismo plano que la
  curva (IC ,VCE)
• Obtenemos punto de operación de salida
• Con ambos puntos, tenemos el punto de operación
  del transistor

I
B5
I
B4
I
B3
I
I
B2
BQ
I
B1
21
TRANSISTORES UNIPOLARES O DE EFECTO DE CAMPO

• Campo eléctrico influye en el comportamiento
• Corriente movimiento sólo de electrones o
  huecos, según tipo
• Magnitud de control diferencia de potencial
• JFET
• FETMOS de canal N (electrones) de canal P
  (huecos)

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JFET, transistores de efecto de campo de unión

• Otros símbolos

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Magnitudes de los JFET

• Tres magnitudes para analizar comportamiento ID,
  VDS y VGS (t. control)
• Funcionamiento adecuado dos uniones PN en I.P
• Canal N VGS lt 0. Canal P VGS gt 0
• Portadores de carga de fuente hacia drenador,
  generan ID
• Corriente IG 0. Por tanto IS ID

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Curvas de transferencia en los JFET

• Punto de operación Q( IDQ, VDSQ, VGSQ)
• Corriente ID depende de las dos tensiones ID
  f(VGS,VDS)
• Circuito para analizar el funcionamiento

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• Dos curvas
• Curva 1 manteniendo VDS, ID sat f(VGS)

IDSS ? corriente de saturación (VGS0) VGSoff ?
tensión de estrangulamiento (canal desaparece, ID
0)
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Curva 2 para distintos valores de VGS, ID
f(VDS)
zona óhmica
Saturación
I
Dsat Vgs-2
Corte
IDSS ? corriente de saturación (VGS0) VGSoff ?
tensión de estrangulamiento (canal desaparece, ID
0)
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Tres zonas de funcionamiento condición ecuac
ión CORTE VGSQ? VGSoff ID 0 ZONA
OHMICA VGSoff ? VGSQ ? 0 ID VDSS / RDS
VDSQ? VDSsat RDS VDSS / IDSS
SATURACIÓN VGSoff ? VGSQ ? 0 ID K IDSS
VDSQ ? VDSsat VDSS ? tensión para
estrangular el canal VGSoff VDSsat ? frontera
entre zona óhmica y saturación (no constante)
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MOS, transistores metal-óxido-semiconductor
29

• Otros símbolos

• Enriquecimiento D y S físicamente separadas
• Empobrecimiento entre D y S siempre hay canal
• B, sustrato (bulk). No es un terminal, sino la
  base física sobre la que se ha construido el MOS.
  Normalmente se conecta a S

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Magnitudes de los MOS

• Tres magnitudes para analizar comportamiento ID,
  VDS y VGS (t. control)
• Corriente IG 0 siempre, no dependiendo de la
  polarización
• Polarización adecuada para crear canal entre S y
  D (enriquecimiento) o para estrechar el canal
  existente (empobrecimiento)

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Curvas de transferencia en los MOS

• Punto de operación Q( IDQ, VDSQ, VGSQ)
• Corriente ID depende de las dos tensiones ID
  f(VGS,VDS)
• Obtenemos esa curva experimentalmente, al igual
  que antes, con un circuito similar
• Curva 1 manteniendo VDS, ID f(VGS)
  (transistor en saturación)

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Curva 2 para distintos valores de VGS, ID
f(VDS)
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MOS enriquecimiento, tres zonas de
funcionamiento condición ecuación CORTE
VGSQ? VT ID 0 ZONA OHMICA VGSQ ? VT
ID VDSS / RDS VDSQ? VDSsat
SATURACIÓN VGSQ ? VT ID K IDon
VDSQ ? VDSsat