Transistor Bipolar BJT y de Efecto de Campo Mosfet

Transistor Bipolar (BJT) y de efecto de campo (MOSFET).
Hilda Denisse Ortiz Rey

Saúl Villareal
ER31M
23/05/2021
Instrumentación industrial
Transistor Bipolar (BJT) y de efecto de campo (MOSFET).
PNP NPN
Los transistores PNP consisten en una capa de material Es un dispositivo electrónico que está compuesto por tres regiones
semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. semi-conductoras inter-conectadas N-P-N. Este elemento tiene por
Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a lo tanto tres pines de conexión. El transistor es bipolar. Las uniones
masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de PN o NP están compuestas por materiales semi-conductor.
alimentación a través de una carga eléctrica externa.
Curvas características PNP y NPN

La Figura 1 muestra un transistor PNP conectado en la Se mide las dos curvas características de salida un transistor npn,
configuración de Base Común (CB). Base es el terminal común al esto es, se estudia la dependencia de la corriente de colector IC de
lado de entrada y al lado de salida y este terminal se ha conectado a la corriente de base IB (manteniendo la tensión colector-emisor
tierra. Luego nos quedan dos variables de voltaje, a saber, V EB y constante) y la dependencia de la corriente de colector IC de la
V CB . Además, la I B actual se ignora ya que no es más que - (I E tensión colector-emisor UCE (para diferentes corrientes de base IB
+ I C ). Luego nos quedan dos variables actuales, a saber, V EB , V constantes).
CB , I E e I Cdos pueden seleccionarse como variables
independientes y las otras dos como variables dependientes. En
cualquier transistor seleccionamos corriente de entrada y voltaje de
salida como variables independientes y corriente de salida y voltaje
de entrada como variables dependientes. Entonces, I C y V EB
pueden expresarse en términos de V CB e I E según la siguiente
ecuación:
Por lo tanto, para un transistor CB podemos obtener las siguientes

dos familias de curvas características estáticas que trazan las
ecuaciones (1) y (2).
 Curvas características de salida estática que representan la

ecuación (1) . Por lo tanto, representamos gráficamente I C
contra V CB con I E como de parámetros es decir, curvas
de trama para diferentes valores de I E.
 Curvas características de entrada estática que representan la
ecuación (2). Por lo tanto, graficamos V EB contra I E con
V CB como parámetro, es decir, graficamos un conjunto de
curvas f para diferentes valores de V CB.
Región de operaciones de un transitor

Estructura de un transistor de unión bipolar del tipo PNP. Un Está diseñado para permitir el paso de electrones desde el emisor al
transistor de unión bipolar consiste en tres regiones colector (es decir, por convención la corriente fluye en sentido
semiconductoras dopadas: la región del emisor, la región de la contrario al movimiento de los electrones). ... La base es la que
base y la región del colector. Estas regiones son, respectivamente, controla el flujo de corriente, pero esa corriente fluye en sentido
tipo P, tipo N y tipo P en un PNP; y tipo N, tipo P, y tipo N en un inverso, desde el emisor al colector.
transistor NPN
Tipos de configuraciones del BJT
Montaje en Base Común Montaje en Emisor Común
En la figura 2 se muestra un amplificador base común práctico En la figura 3 se muestra un amplificador emisor común práctico.
La señal se inyecta al emisor a través de Ci y se extrae amplificada La señal se inyecta a la base a través de Ci y se recibe amplificada
por el colector vía Co. La base, conectada dinámicamente a tierra del colector vía Co. El emisor, conectado dinámicamente a tierra
a través de Cb, actúa como elemento común a los circuitos a través de ce, actúa como elemento común a los circuitos de entrada
de entrada y de salida. Las señales de entrada y de salida y de salida. Observe que en este modo de conexión, las
siempre están en fase. señales de entrada y de salida siempre están en oposición de fase.
Montaje en Colector Común

En la figura 4 se muestra un amplificador colector común práctico. La señal se introduce por la base a través de Ci y se extrae por el emisor vía Co. El
colector, conectado dinámicamente a tierra a través de Ce, actúa como elemento común a los circuitos de entrada y de salida. Las señales de entrada y
de salida siempre están en fase. El montaje se denomina también seguidor de emisor.
El amplificador colector común se caracteriza por tener una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida. La ganancia de voltaje es
siempre menor que 1 y la de potencia es normalmente inferior a la que se obtiene con las configuraciones base común o emisor común. Este montaje
se utiliza principalmente como adaptador de impedancias.
Funcionamiento del BJT como conmutador.
En un transistor BJT configurado como conmutador se hace que el voltaje colector emisor VCE salte entre dos zonas: zona de saturación
(voltaje de polarización) y zona de corte (cero voltios). Para lograr esto se debe hallar una resistencia de base que nos garantice dicha
conmutación. Las ecuaciones de diseño para hallar esta resistencia son las siguientes:
Donde IC es corriente de colector, IB es corriente de base, Vcc es el voltaje de polarización, β es la ganancia en corriente del transistor
también llamada hfe, VBE es el voltaje base-emisor que tiene un valor típico de 0.7 voltios, VIN es el voltaje de entrada al transistor, RL
es la resistencia de carga y RB es la resistencia de base.
-Se puede observar que el circuito de un BJT configurado como conmutador es el mismo circuito de la polarización fija de un BJT. La
diferencia radica en las zonas de trabajo, en la polarización fija el voltaje colector emisor VCE se ubica en la zona activa de la recta de
carga mientras en el BJT como conmutador el voltaje colector emisor VCE se ubica en las zonas de corte y saturación de la recta de
carga.
- El objetivo principal de un BJT como conmutador es tomar una señal PWM de baja potencia y transformarla en una señal PWM de
mayor potencia (conservando el ciclo útil ) ya sea por el aumento de voltaje y/o de corriente con el fin de proteger a los circuitos de
control (típicamente micro controladores o amplificadores operacionales).
- El BJT operando como conmutador se usa en drivers de circuitos de potencia, en convertidores dc dc, en inversores, en amplificadores
de audio clase d, en circuitos de control, etc. no solamente por su capacidad de poder aumentar la potencia de la señal de entrada sino
también por los bajos tiempos de conmutación (ton y toff) que puede manejar que están por el orden de nanosegundos.
- Desde un punto de vista conceptual un BJT configurado como interruptor hace que el voltaje de la carga conmute entre dos valores que
son el voltaje de polarización (zona de corte) y cero voltios (zona de saturación) o visto de otra forma que el voltaje colector emisor
(VCE) conmute entre cero voltios (zona de corte) y el voltaje de polarización (zona de saturación). Para lograr esto se asume una corriente
de base IB cinco veces mayor a la que se usa en la polarización fija, esto como tal no afecta el comportamiento del circuito y nos garantiza
una conmutación correcta.
- Se realizarán dos ejemplos para entender mejor.
Tipos de FET
El canal de un FET es dopado para producir tanto un semiconductor tipo N o uno tipo P. El drenador y la fuente deben estar dopados de
manera contraria al canal en el caso del MOSFET de enriquecimiento, o dopados de manera similar al canal en el caso del MOSFET de
agotamiento. Los transistores de efecto de campo también son distinguidos por el método de aislamiento entre el canal y la puerta.
Podemos clasificar los transistores de efecto campo según el método de aislamiento entre el canal y la puerta:
 El MOSFET (FET metal-óxido-semiconductor) usa un aislante (normalmente SiO2).
 El JFET (FET de unión) usa una unión PN.
 El MESFET (FET metálico semiconductor) sustituye la unión PN del JFET con una barrera Scott.
 En el HEMT (transistor de alta movilidad de electrones), también denominado HFET (FET de estructura heterogénea), la banda
de material dopada con huecos forma el aislante entre la puerta y el cuerpo del transistor.
 Los MODFET (FET de modulación dopada)
 Los IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) es un dispositivo para control de potencia. Son comúnmente usados cuando el
rango de voltaje drenador-fuente está entre los 200 a 3000V. Aun así los Power MOSFET todavía son los dispositivos más
utilizados en el rango de tensiones drenador-fuente de 1 a 200 de voltaje (V).
 Los FREDFET es un FET especializado diseñado para otorgar una recuperación ultra rápida del transistor.
 Los DNAFET es un tipo especializado de FET que actúa como biosensor, usando una puerta fabricada de moléculas de ADN de
una cadena para detectar cadenas de ADN iguales.
 Los TFT, que hacen uso de silicio amorfo o de silicio policristalino.
Región de operación de MOSFET:

Cuando ya existe canal inducido y VDS va aumentando, el canal se contrae en el lado del Drenador, ya que la diferencia de potencial
Puerta-canal es en ese punto, más baja y la zona de transición más ancha. Es decir, siempre que exista canal estaremos en región óhmica
y el dispositivo presentará baja resistencia.
La operación de un transistor MOSFET se puede dividir en tres regiones de operación diferentes, dependiendo de las tensiones en sus
terminales. Para un transistor MOSFET N de enriquecimiento se tienen las siguientes regiones: región de corte, región óhmica y región
de saturación.
Región de corte.
El transistor estará en esta región, cuando VGS < Vt. En estas condiciones el transistor MOSFET, equivale eléctricamente a un circuito
abierto, entre los terminales del Drenador-Surtidor. De acuerdo con el modelo básico del transistor, en esta región, el dispositivo se
encuentra apagado. No hay conducción entre Drenador y Surtidor, de modo que el MOSFET se comporta como un interruptor abierto.
Región óhmica.
Cuando un MOSFET está polarizado en la región óhmica, el valor de RDS(on) viene dado por la expresión:
VDS(on) = ID(on) x RDS(on)
En casi todas las hojas de datos, asocian el valor de RDS(on) a una corriente de Drenaje (ID) específica y el voltaje Puerta-Surtidor.
Región de Saturación.
El transistor MOSFET entra en esta zona de funcionamiento cuando la tensión entre el Drenador y el Surtidor (VDS) supera un valor fijo
denominado tensión de saturación (Vds sat) Drenador-Surtidor; este valor viene determinado en las hojas características proporcionadas
por el fabricante. En esta zona, el MOSFET mantiene constante su corriente de Drenador (ID), independientemente del valor de tensión
que haya entre el Drenador y el Surtidor (VDS). Por lo tanto, el transistor equivale a un generador de corriente continua de valor ID.
Es decir; el MOSFET estará en esta región, cuando VGS > Vt y VDS > ( VGS – Vt ).
Región de Ruptura.
Esta zona apenas se utiliza porque el transistor MOSFET pierde sus propiedades semiconductoras y se puede llegar a romper el
componente físico. La palabra ruptura hace referencia a que se rompe la unión semiconductora de la parte del terminal del drenador.
Polarización
Los circuitos de polarización típicos para MOSFET enriquecido, son similares al circuito de polarización utilizados para JFET. La
principal diferencia entre ambos es el hecho de que el MOSFET de enriquecimiento típico sólo permite puntos de funcionamiento con
valor positivo de VGS para canal n y valor negativo de VGS para el canal p. Para tener un valor positivo de VGS de canal n y el valor
negativo de VGS de canal p, es adecuado un circuito de auto polarización. Por lo tanto hablamos de recorte de realimentación y circuito
divisor de tensión para mejorar el tipo MOSFET.

Transistor Bipolar BJT y de Efecto de Campo Mosfet

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

Transistor Bipolar BJT y de Efecto de Campo Mosfet

Cargado por

Información del documento

Descripción original:

Derechos de autor

Formatos disponibles

Compartir este documento

Compartir o incrustar documentos

Opciones para compartir

¿Le pareció útil este documento?

¿Este contenido es inapropiado?

Copyright:

Formatos disponibles

Transistor Bipolar BJT y de Efecto de Campo Mosfet

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

Transistor Bipolar (BJT) y de efecto de campo (MOSFET).

Hilda Denisse Ortiz Rey

Curvas características PNP y NPN

Por lo tanto, para un transistor CB podemos obtener las siguientes

 Curvas características de salida estática que representan la

Región de operaciones de un transitor

Montaje en Colector Común

Región de operación de MOSFET:

También podría gustarte