DEFINICIÓN :

 transistor bjt o transistor de unión bipolar : es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite aumentar la corriente y disminuir el voltaje, además de controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.

• TIPOS :

Transistor de unión bipolar

El transistor de unión bipolar (o BJT, por sus siglas del inglés bipolar junction transistor) se fabrica sobre un monocristal de material semiconductor como el germanio, el silicio o el arseniuro de galio, cuyas cualidades son intermedias entre las de un conductor eléctrico y las de un aislante. Sobre el sustrato de cristal se contaminan en forma muy controlada tres zonas sucesivas, N-P-N o P-N-P, dando lugar a dos uniones PN.

Las zonas N (en las que abundan portadores de carga Negativa) se obtienen contaminando el sustrato con átomos de elementos donantes de electrones, como el arsénico o el fósforo; mientras que las zonas P (donde se generan portadores de carga Positiva o «huecos») se logran contaminando con átomos aceptadores de electrones, como el indio, el aluminio o el galio.

Transistor de efecto de campo

El transistor de efecto de campo de unión (JFET), fue el primer transistor de efecto de campo en la práctica. Lo forma una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P. En los terminales de la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto de campo tipo N de la forma más básica. Si se difunden dos regiones P en una barra de material N y se conectan externamente entre sí, se producirá una puerta. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al otro drenador. Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor y conectando la puerta al surtidor, estableceremos una corriente, a la que llamaremos corriente de drenador con polarización cero. Con un potencial negativo de puerta al que llamamos tensión de estrangulamiento, cesa la conducción en el canal.

El transistor de efecto de campo, o FET por sus siglas en inglés, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada.

• Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
• Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.
• Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.

La tres zonas contaminadas, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la región de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor está mucho más contaminado que el colector).

El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.

Fototransistor

Los fototransistores son sensibles a la radiación electromagnética en frecuencias cercanas a la de la luz visible; debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente. 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)

• APLICACIONES :

COMO INTERRUPTOR :

La función del transistor como interruptor es exactamente igual que la de un dispositivo mecánico: o bien deja pasar la corriente, o bien la corta. La diferencia está en que mientras en el primero es necesario que haya algún tipo de control mecánico, en el BJT la señal de control es electrónica.

el transistor se comporta como un circuito abierto entre el emisor y el colector, no existe corriente y la bombilla estará apagada. En el segundo caso, cambiando la señal de control, se cierra el circuito entre C y E, y los 12V se aplican a la bombilla, que se enciende.

Este funcionamiento entre los estados de corte y conducción se denomina operación en conmutación. Las aplicaciones típicas de este modo de operación son la electrónica de potencia y la electrónica digital, en la que los circuitos operan con dos niveles de tensión fijos equivalentes al y lógicos.

COMO RESISTENCIA VARIABLE :

Si el valor de la resistencia del potenciómetro se fija en 5 kW, la tensión de salida V_OUT será de 5 V. Al aumentar esta resistencia, la salida también aumentará de valor. Por ejemplo, con 20 kW V_OUT resulta ser 8 V. Modificando el valor del potenciómetro se puede obtener cualquier valor en la salida comprendido entre 0 V y 10 V, ya que:

Al igual que en el potenciómetro, en el transistor se puede ajustar su resistencia entre colector y emisor, con la diferencia de que la señal de mando no es mecánica, sino eléctrica a través de la base. Como se verá más adelante, con una pequeña señal aplicada en la base puede gobernarse el BJT, con lo que aparece un concepto nuevo: la amplificación de señales. Esta función es la base de la electrónica analógica, aquella en la que se procesan señales de tensión respetando su forma de onda temporal.

COMO AMPLIFICADOR : de CE acoplado RC de una sola etapa

La figura muestra un amplificador CE de una sola etapa. do₁ y C₃ son condensadores de acoplamiento, se utilizan para bloquear el componente de CC y pasar solo una parte de CA, también aseguran que las condiciones de conexión de CC del BJT permanezcan sin cambios incluso después de que se aplique la entrada. do₂ es el capacitor de derivación que aumenta la ganancia de voltaje y evita la R₄ Resistencia para señales de ca.

• SÍMBOLO :

El transistor es un dispositivo semiconductor provisto de tres terminales llamados base, emisor y colector. Se usa para funcionar en circuitos electrónicos como rectificador, amplificador, interruptor…
Estos símbolos se pueden representar dentro de un círculo.

• POLARIZACIÓN : Polarizar un transistor significa fijar las tensiones y las corrientes de modo que tomen un determinado valor, al cual le corresponde en el plano de las características un punto Q bien definido, denominado punto «de reposo» o «de trabajo” del circuito.

polarización fija :

Es la polarización o circuito más inestable de los 3 porque el punto de reposo varía con el β (BETA -ganancia del transistor) y con la temperatura.
No nos conviene porque si debemos cambiar el transistor por otro igual se movería el punto de reposo debido a que la ganancia del nuevo no va a ser exactamente igual al del que sacamos.

polarización colector- base : Esta polarización es más estable que la anterior pero tiene una realimentación, es decir toma tensión de la salida a través de Rb y la vuelve a ingresar por la base. Esto produce interferencias en audio del amplificador. polarización colector- base :

autopolarización : Este circuito es el más utilizado de los tres, el punto de reposo apenas depende de β( ganancia del transistor), por eso es más estable si debemos cambiarlo.
Para que el punto de reposo no varíe debe hacerse R1 unas 10 veces mayor a R2 y se coloca una resistencia de emisor (RE).

CONFIGURACIÓN EN EMISOR COMÚN :

se muestra un amplificador emisor común práctico. La señal se inyecta a  la base a  través de Ci y se recibe amplificada del colector vía Co. El emisor, conectado dinámicamente a tierra a través de ce, actúa como elemento común a los circuitos de entrada y de salida. Observe que en este modo de conexión, las señales de entrada y de salida siempre están en oposición de fase

Nuevamente, Ci y Co actúan como condensadores de acoplamiento y ce como condensador de deriva. Las resistencias RB1, RB2, RC y RE polarizan adecuadamente el transistor y fijan su punto de trabajo. Note que este circuito, como el anterior, utiliza la estrategia de polarización universal o por divisor de voltaje.

La impedancia de entrada de este montaje es del orden de 20 W a 5 kW. y la impedancia de salida del orden de 50 W a 50 kOhm,. El circuito proporciona simultáneamente ganancia de corriente y de voltaje. La ganancia de potencia puede llegar a ser relativamente alta, del orden de 10.000. Típicamente, la ganancia de corriente es el orden de 50. Esta es la configuración más utilizada en la práctica.

• LA RECTA DE CARGA :

La recta de carga es una herramienta que se emplea para hallar el valor de la corriente y la tensión del diodo. Las rectas de carga son especialmente útiles para los transistores.

Si de la ecuación de la malla, despejamos la intensidad tenemos la ecuación de una recta, que en forma de gráfica sería:

A esa recta se le llama «recta de carga» y tiene una pendiente negativa.

El punto de corte de la recta de carga con la exponencial es la solución, el punto Q, también llamado «punto de trabajo» o «punto de funcionamiento». Este punto Q se controla variando V_S y R_S.

Al punto de corte con el eje X se le llama «Corte» y al punto de corte con el eje Y se le llama «Saturación».