Pre Informe N°5: Transistor Bipolar

I. Objetivos:

Reconocer las características de los Transistores Bipolares. Realizar las medidas aplicando los Transistores Bipolares Relacionar los valores Teóricos con los Prácticos.

II. Marco Teórico:

El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales -emisor, colector y base-, que, atendiendo a su fabricación, puede ser de dos tipos: NPN y PNP. En la figura 1 se encuentran los símbolos de circuito y nomenclatura de sus terminales. La forma de distinguir un transistor de tipo NPN de un PNP es observando la flecha del terminal de emisor. En un NPN esta flecha apunta hacia fuera del transistor; en un PNP la flecha apunta hacia dentro. Además, en funcionamiento normal, dicha flecha indica el sentido de la corriente que circula por el emisor del transistor.En general se definen una serie de tensiones y corrientes en el transistor, como las que aparecen en las figuras 2 y 3. Esta definición es la que se usará a lo largo del presente cuadernillo y sigue una representación física de las mismas (pues en funcionamiento normal todas las corrientes y tensiones definidas son positivas). Existen otras formas de indicar dichas tensiones y corrientes, aunque no se tratarán aquí.

El transistor bipolar es un dispositivo formado por tres regiones semiconductoras, entre las cuales se forman unas uniones (uniones PN). En la figura 4 observamos el aspecto útil para análisis de un transistor bipolar. Siempre se ha de cumplir que el dopaje de las regiones sea alterno, es decir, si el emisor es tipo P, entonces la base será tipo N y el colector tipo P. Esta estructura da lugar a un transistor bipolar tipo PNP. Si el emisor es tipo N, entonces la base será P y el colector N, dando lugar a un transistor bipolar tipo NPN.

El transistor se fabrica sobre un substrato de silicio, en el cual se difunden impurezas1, de forma que se obtengan las tres regiones antes mencionadas.

FIG 4. ESTRUCTURA DE UN TRT BIPOLAR

En la figura 5 vemos el aspecto típico de un transistor bipolar real, de los que se encuentran en cualquier circuito integrado. Sobre una base n (substrato que actúa como colector), se difunden regiones p y n+, en las que se ponen los contactos de emisor y base.

Es de señalar que las dimensiones reales del dispositivo son muy importantes para el correcto funcionamiento del mismo.

Obsérvese la figura 6, en ella se pretende dar una idea de las relaciones de tamaño que deben existir entre las tres regiones para que el dispositivo cumpla su misión.

• 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, como veremos más adelante. Además, si la base no es estrecha, el dispositivo puede no comportarse como un transistor, y trabajar como si de dos diodos en oposición se tratase.

• 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. En posteriores apartados se tratará el tema.

FIG 4. ESTRUCTURA REAL DE UN TRT

III. Experimentación:

a) Implemente el siguiente circuito y encuentre el punto de operación:

VBB (v) V CE (v) IC (mA) IB (uA) VRB (v) VRC (v) VBE (v) β

0.7 9.94 0.06 0.29 0.14 0.06 0.56 206.897

0.8 9.89 0.11 0.47 0.22 0.11 0.58 234.043

0.9 9.84 0.16 0.66 0.31 0.16 0.59 242.424

1 9.79 0.21 0.85 0.40 0.21 0.60 247.059

1.2 9.67 0.33 1.26 0.59 0.33 0.61 261.905

1.4 9.54 0.46 1.66 0.78 0.46 0.62 277.108

1.6 9.42 0.58 2.07 0.98 0.58 0.62 280.193

1.8 9.29 0.71 2.29 1.17 0.71 0.63 310.044

2 9.16 0.84 2.90 1.37 0.84 0.63 289.655

2.2 9.02 0.98 3.32 1.56 0.98 0.64 295.181

2.3 8.96 1.04 3.53 1.66 1.04 0.64 294.618

2.4 8.89 1.11 3.74 1.76 1.11 0.64 296.791

2.5 8.82 1.18 3.95 1.86 1.18 0.64 298.734

b) Implemente el siguiente circuito y encuentre el punto de operación:

VBB (v)

VCE (v)

IC (mA)

IE (mA)

IB (uA)

VR1 (v)

VR2 (v)

VRC (v)

VRE (v)

β

S/F 10.8 0.39 0.39 1.43 10.9 1.08 0.70 0.47 272.727

0.7 11.7 0.10 0.10 0.45 11.3 0.70 0.18 0.2 222.222

0.8 11.5 0.17 0.18 0.70 11.2 0.80 0.31 0.21 242.857

0.9 11.3 0.25 0.25 0.97 11.1 0.90 0.45 0.30 257.732

1 11.0 0.33 0.33 1.23 11.0 1.00 0.59 0.39 268.293

1.2 10.5 0.48 0.49 1.75 10.8 1.20 0.87 0.58 274.286

1.4 10.1 0.64 0.65 2.27 10.6 1.40 1.16 0.78 281.938

1.6 9.58 0.81 0.81 2.79 10.4 1.60 1.45 0.97 290.323

1.8 9.09 0.97 0.97 3.31 10.2 1.80 1.74 1.16 293.051

2 8.61 1.13 1.13 3.84 10.0 2.00 2.03 1.36 294.271

2.2 8.12 1.29 1.30 4.36 9.80 2.20 2.33 1.56 295.872

2.3 7.87 1.37 1.38 4.63 9.70 2.30 2.47 1.65 295.896

2.4 7.63 1.46 1.46 4.90 9.60 2.40 2.62 1.75 297.959

2.5 7.38 1.54 1.54 5.16 9.50 2.50 2.77 1.85 298.450

IV. Cuestionario:1) El BJT es un dispositivo de tres terminales. Nómbrelas.

Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal

semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan

formadas tres regiones:

Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada,

comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona

como emisor de portadores de carga.

Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.

Colector, de extensión mucho mayor.

2) ¿Cuál de las tres corrientes en un transistor es la más grande?

Las direcciones de las corrientes en un transistor npn y su símbolo esquemático se muestran en la figura (a); las correspondientes a un transistor pnp se muestran en la figura (b). Observe que la flecha en el emisor en el interior de los símbolos de transistor apunta en la dirección de la corriente convencional. Estos diagramas muestran que la corriente de emisor (IE) es la suma de la corriente de colector (IC) y la corriente de base (IB), expresada de la siguiente manera:

Como ya se mencionó, IB es muy pequeña comparada con IE o IC. El subíndice de letra mayúscula indica valores de cd.

3) ¿Cuáles son las diferencias entre los transistores NPN y PNP?

Es básicamente en su estructura interna, sea de mayor región n o p ademásen el transistor NPN sale la corriente por el emisor, y en el PNP ingresa lacorriente por esta misma.

4) ¿Cuáles son las características de entrada de los transistores NPN?

La configuración emisor común es la que generalmente se utiliza enaplicaciones de conmutación, por ende las características de entrada en unNPN es la relación que se tiene entre la corriente base (IB) y elcomportamiento de la tensión VBEeste ultimo en función de IB

5) ¿Qué es el beta (B) de los BJT?

Es la relación de la corriente de colector (IC) y la corriente de base, se llamaganancia de corriente en sentido directo.