TEMA 2 ELECTRÓNICA DE SEÑAL (Información)

Componentes de la tecnología Datos y operaciones

electrónica
2.1 Materiales semiconductores y unión PN.
Componentes de la
Interés: mostrar su utilidad en sensores, generación de luz y
para crear un elemento unidireccional en corriente.
tecnología electrónica

2.2 Diodos
Interés: Componente unidireccional en corriente utilizado para
hacer convertidores AC/DC, circuitos Limitadores, emisión de ¿Cómo se hacen circuitos
luz fría, generación de electricidad… para operar con datos?

2.3 Transistores
Interés: Componente utilizado para hacer interruptores ELECTRÓNICA DE POTENCIA (Energía)
controlados y fuentes de corriente dependientes. Gracias a
ellos se hacen los circuitos amplificadores (que son parte de los
integradores, restadores..) y los circuitos comparadores. Convertidores de Potencia

Introducción Tema 2. 55
Introducción a los Transistores

Concepto: Dos aplicaciones genéricas:

i 1. Interruptor
1
3
ctrl v 5Ω 5Ω
2 20𝑉 20𝑉 i
1 3
𝑶𝑭𝑭 𝑶𝑵 4𝐴 3
Se caracteriza porque actúa
como un grifo que regula el Fuente de corriente
𝐼 2
paso de electrones. 𝐼 = 𝑓(𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 )
𝑶𝑵
2. Fuente de corriente
1
3
𝐼 = 𝑓(𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 ) 1 v
ctrl 𝑶𝑭𝑭
5Ω 10𝑉
2 20𝑉
2

𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 𝐼

Tema 2. 56
Apariencia externa:
Discretos Integrados

75 años

1mm

Millones en
1 mm2

Tema 2. 57
Se fabrican siguiendo dos tecnologías diferentes:

1. Transistores Bipolares (BJT) 2. Transistores de Efecto de Campo (FET)

Hay dos tipos: NPN (el de la imagen) y PNP. Su terminal de control está aislado.
Transistor JFET
Existen dos tecnologías diferentes:
Transistor MOSFET
Existen dos tipos básicos de MOSFET: NMOS (el de la
imagen) y PMOS.
C colector
D Drenador

N N
base Puerta

aislante
ctrl B P ctrl G P B Sustrato
N
N

E emisor
S Fuente

Tema 2. 58
1. Transistores Bipolares.

TRANSISTOR npn

C colector
Objetivos:
𝑖C 1. Deducir los circuitos equivalentes.
Cada unión puede estar en directa o en inversa: 22 modos,
C
N pero solo 3 son los utilizados habitualmente.
base B
B P 𝑣𝐶𝐸 BE CB BE CB
𝑖B BE CB
N E Inversa Inversa Directa Inversa Directa Directa
𝑖E

E emisor 5Ω 5Ω 5Ω
20𝑉 20𝑉 20𝑉
1 2 3
𝑂𝐹𝐹 𝐼 𝑂𝑁

2. Aplicaciones del Transistor. Diseño de un indicador luminoso con transistor npn

controlado por tensión. Elección del transistor Bipolar
comercial para dicha aplicación.
Práctica 1 y bloque del Proyecto
Tema 2. 59
1. Circuitos equivalentes
BE CB
1 TRANSISTOR EN CORTE :
Inversa Inversa
i
5Ω 5Ω
20𝑉 ¿ 𝑣𝐵𝐸 ? 20𝑉

𝑣𝐶𝐸 𝑶𝑭𝑭
𝑣𝐵𝐸
1 v
𝑶𝑭𝑭
20𝑉

Veamos que con 𝑣𝐵𝐸 = 0𝑉 o menor, el transistor estará en corte:

C 5Ω 5Ω
C
N 𝑖𝐶 = 0 20𝑉 C 20𝑉
P B C N
B 𝑣𝐶𝐵 = 20𝑉 𝐸
B
N P
E E B
𝑣𝐵𝐸 = 0𝑉 E 𝑖𝐸 = 0 𝑣𝐵𝐸 = 0𝑉 N
E

Tema 2. 60
Consecuencias del funcionamiento en corte sobre el diseño del transistor:
Vimos [tema 2 - unión PN], que el pico del campo eléctrico en
5Ω inversa se reduce, para una tensión V dada, si el dopado de, al
menos, una de las zonas es muy bajo.
C 20𝑉
N
Para lograr que un transistor aguante mucha tensión sin
𝑣𝐶𝐵 = 24𝑉 𝐸 romperse, se reduce el dopado del colector 𝑁𝐷 = 𝑁 − .
P
B
𝑣𝐵𝐸 = 0𝑉 N 2
E 𝐸𝑝 = 𝑉 𝐸𝑝 ≅ 2 𝑁 − 𝑉
1 1
+
𝑁𝐴 𝑁𝐷

Al dopar poco el colector, la región de vaciamiento se extiende en la zona N [tema 2 - unión PN], y por tanto,
el colector deberá ser más largo:
C
x

1 Elegir un transistor comercial:

𝑥𝑁

𝑥𝑁 = 𝐸𝑝
𝑁𝐷 Un criterio práctico para seleccionar un transistor
N-
comercial, es comprarlo con una tensión máxima de
corte mayor o igual a 1’5 veces la tensión que deberá
𝐸𝑥

B P 1
𝑥𝑝 = 𝐸𝑝
𝑥𝑃

𝑁𝐴 soportar en un circuito dado.

N
E
Tema 2. 61
BJT NPN Ejercicio 1:
La tensión, 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 , generada por una tarjeta de mando, es de -5V.
• Determina la tensión que soporta el transistor entre colector y base. ¿Qué tensión de corte, mínima,
requeriríamos si queremos comprar un transistor comercial?
• Determina la potencia proporcionada a la resistencia.
• Determina la potencia que se está pidiendo a la tarjeta de mando.
• Dibuja en la gráfica el punto de operación del transistor (𝐼𝐶 , 𝑉𝐶𝐸 ).

i
100Ω 2A
𝐼𝐶 200𝑉
1′ 5A
1A
𝑉𝐶𝐸
𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 0′ 5A
v
50𝑉 100𝑉 150𝑉 200𝑉

Tema 2. 62
 BE CB
2 TRANSISTOR COMO FUENTE DE CORRIENTE: OPERACIÓN EN ZONA LINEAL (también llamada ACTIVA):
Directa Inversa

i
5Ω 5Ω
20𝑉 20𝑉

Fuente de corriente
𝑣𝐶𝐸 𝐼 𝐼 2
𝐼 = 𝑓(𝑣𝐵𝐸 )
𝑣𝐵𝐸

𝑣𝐵𝐸
𝑖𝐸 = 𝐼𝑆𝐸 𝑛𝑉
𝑒 𝑇
𝑖𝐸
5Ω
𝐶
C 𝑖𝐶 20𝑉 𝒊𝑪 = 𝜶 · 𝒊𝑬
𝑒− N El transistor se diseña para 𝑖𝐶 = 𝛼𝑖𝐸
𝑖𝐵
𝐸 lograr 𝛼 ≈ 1 y que así, la 𝐵
P
B corriente por el terminal de 𝑣𝐵𝐸 𝐷𝐸
−
𝑣𝐵𝐸 > 0𝑉 𝑒 N 𝐸
control sea muy pequeña.
E 𝑖𝐸
0′ 7𝑉

*NOTA: El sentido de la corriente es el opuesto al que siguen los electrones. Tema 2. 63

Consecuencias del funcionamiento en activa sobre el diseño del transistor:
Una propiedad muy deseada en el terminal de control, es que la corriente demandada (iB) sea muy pequeña. Por
tanto, el parámetro 𝜶 deberá ser muy próximo a la unidad (si alfa fuera exactamente 1, implicaría que iC=IE, iB=0).
Para lograr este objetivo, se modifica la geometría de las zonas npn, tal y como se muestra en el esquema y en la
fotografía electrónica de un transistor real, y se dopa muy fuertemente el terminal del emisor. Esta última acción,
también contribuye a una menor resistencia del dispositivo.
C

N+

N-
Como inconvenientes, destacaremos dos consecuencias:
P N+ • El transistor es claramente asimétrico. Si lo invirtiéramos, nos
B encontraríamos con un transistor con un valor de alfa muy lejos de la
E
unidad (mucha corriente de base) y con muy poca capacidad para
soportar tensión en estado de corte. Por tanto, siempre utilizaremos el
transistor en la forma que se ha mostrado hasta ahora.
• Deberemos estar atentos cuando queramos cortar el transistor
aplicando una tensión vBE negativa, ya que debido a su alto dopado se
podría romper con tensiones bajas, del orden de -10V en transistores
discretos.

Tema 2. 64
El parámetro 𝛽 o ℎ𝐹𝐸 :
𝑣𝐵𝐸
𝑖𝐸 = 𝐼𝑆𝐸 𝑛𝑉
𝑒 𝑇
𝑖𝐸
𝐶 𝒊𝑪 = 𝜷𝒊𝑩
𝛼
𝑖𝐶 = 𝛼𝑖𝐸 ℎ𝐹𝐸 = 𝛽 = 𝛽
𝑖𝐵 1−𝛼
𝐵 𝒊𝑪 = 𝜶 · 𝒊𝑬 𝑖𝐶 = ·𝑖
𝛽+1 𝐸
𝑣𝐵𝐸 𝐷𝐸
𝐸 1
𝑖𝐵 = ·𝑖
𝛽+1 𝐸

0′ 7𝑉

1 𝑣𝐵𝐸
𝑖𝐵 = 𝐼 𝑒 𝑛𝑉𝑇
𝑖𝐵 𝛽 + 1 𝑆𝐸 𝐶
𝑣𝐵𝐸 𝑖𝐵
𝐵
= 𝐼𝑆𝐵 𝑒 𝑛𝑉𝑇 𝑖𝐶 = 𝛽𝑖𝐵
1 𝑣𝐵𝐸 𝐷𝐵
𝑖𝐵 = ·𝑖
𝛽+1 𝐸 𝐸

0′ 7𝑉
Tema 2. 65
Modelo simplificado:

𝑖𝐵 Ajuste de la corriente de base:

𝐶
𝑖𝐵 5Ω
𝐵
𝑖𝐶 = 𝛽𝑖𝐵 20𝑉
𝑣𝐵𝐸 𝐷𝐵
𝐸 𝑅𝐵 𝑖𝐵 𝐵
𝑣𝐶𝐸
𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 𝑣𝐵𝐸
𝑣𝐵𝐸
0′ 7𝑉

𝑖𝐶 = 𝛽𝑖𝐵
𝑖𝐵
𝑖𝐶 = 𝛽𝑖𝐵

𝑖𝐵
𝐶
𝑖𝐵 𝐵
𝑖𝐶 = 𝛽𝑖𝐵
𝑣𝐵𝐸 ≅ 0′ 7𝑉
0′ 7𝑉 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙
𝐸
Si 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 < 0′ 7𝑉, el transistor se asemeja al estado
𝑣𝐵𝐸 de corte.
0′ 7𝑉

Tema 2. 66
BJT NPN Ejercicio 3:
La tensión, 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 , generada por una tarjeta de mando, es de 5V. El transistor tiene un valor de b igual a 200.
• Determina la corriente, aproximada, que circulará por la base del transistor.
• Determina la corriente que circulará por el colector y la tensión en la resistencia.
• Determina el rango de tensión que soporta el transistor entre colector y base.
• Dibuja en la gráfica los puntos de operación del transistor (𝑖𝐶 ,𝑣𝐶𝐸 ).
• ¿La tensión 𝑣𝐶𝐵 es menor o mayor que en circuito abierto?
• Determina la potencia que se está pidiendo a la tarjeta de mando.
• Supongamos que podemos ajustar la tensión 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 ¿con qué valor de 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 conseguiríamos reducir a cero la
tensión 𝑣𝐶𝐸 ?
𝑖𝐶
3A
100Ω 2′ 5A
200𝑉. . 300𝑉
𝐼𝐶 2A
1𝑘Ω
1′ 5A
𝑉𝐶𝐸
𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 1A
0′ 5A

50𝑉 100𝑉 150𝑉 200𝑉 250𝑉 𝑣𝐶𝐸

Tema 2. 67
Dispersión (incertidumbre) en el valor de 𝛽.

𝑖𝐶

10𝑚𝐴

8𝑚𝐴

6𝑚𝐴

4𝑚𝐴 𝛽 = 220
incertidumbre 𝑖𝐵 = 20𝜇𝐴
2𝑚𝐴 𝛽 = 110

𝑣𝐶𝐸

Tema 2. 68
 BE CB
3 TRANSISTOR EN SATURACIÓN:
Directa Directa
i

5Ω 5Ω
20𝑉
3
20𝑉

𝑂𝑁
𝑣𝐶𝐸
𝑣𝐵𝐸
v
En el análisis previo, hemos visto que al aumentar la corriente del colector, se reduce la tensión entre el colector y
el emisor. Cuando esta tensión se aproxima al entorno de 0’7V, el comportamiento del transistor cambia.
𝑣𝐶𝐸 = 20𝑉 − 5Ω𝑖𝐶 𝑖𝐶 ↑= 𝑣𝐶𝐸 ↓

¿Qué sucede cuando 𝑣𝐶𝐸 ≤ 0′ 7𝑉?

𝑣𝐵𝐶 = 𝑣𝐵𝐸 − 𝑣𝐶𝐸 > 0𝑉
5Ω N La unión BC se polariza en directa, el
> 0𝑉 campo se debilita y la captura de
C 𝑖𝐶 20𝑉 P
0′ 7𝑉 electrones, por parte del colector, es
N peor. El valor de 𝛽 se reduce
B 𝑣𝐶𝐸 ≤ 0′ 7𝑉
drásticamente (su efecto se muestra en
la gráfica de la siguiente diapositiva)
𝑣𝐵𝐸 ≅ 0′ 7𝑉
E 𝑖𝐸
Tema 2. 69
𝑖𝑐 Zona de saturación
𝑖𝐵3 𝑉𝑆 : ambas uniones alcanzan su tensión umbral en
directa, pero su valor no es igual, de ahí que la
cortocircuito diferencia no sea nula. 𝑉𝑆 0′ 1𝑉. . 0′ 2𝑉 típ.
𝑖𝐵2 𝑖𝐶
𝛽𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = ≤𝛽 C
𝑖𝐵
𝑖𝐵1 0′ 6𝑉
𝑖𝐶 B 𝑉𝑆 ≅ 0′ 1𝑉
𝑖𝐵 ≥
𝛽 0′ 7𝑉
E
Circuito abierto 𝑣𝐶𝐸
𝑣𝐶𝐸 ≤ 0′ 7𝑉

𝑖𝑐 Límite de cortocircuito Circuito equivalente en el 𝑟𝐶 : resistencia del colector (poco dopado)

𝑖𝐵3 Límite de cortocircuito
El efecto de 𝑉𝑆 y 𝑟𝐶 sobre la tensión total en el
cortocircuito

𝑖C límite de cortocircuito se recoge en la llamada

C
𝑖𝐵2 tensión de saturación: 𝑉𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇 0′ 1𝑉. . 0′ 4𝑉 típ.
𝑖B 𝑟𝐶
B Todo transistor tiene un límite en ic, debido al
vCESAT
𝑖𝐵1 calor que debe disipar:
0′ 7𝑉 𝑉𝑆 𝑝𝑝é𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = 𝑉𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇 𝑖𝐶
E 𝑖 Compraremos un transistor comercial con una ic
E
máxima >2Icmáxima de tu aplicación.
𝑉𝑆 𝑣𝐶𝐸
Tema 2. 70
Forzar a que un transistor opere en su recta límite de cortocircuito:

𝑖𝑐 𝑖𝐵2 = 3𝑖𝐵1
5Ω
5Ω 20𝑉
20𝑉
𝐶
𝑖B
𝑣𝐶𝐸 𝑣𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇
𝑣𝐵𝐸 ′
0 7𝑉 𝑖𝐶𝐶 𝑖𝐶𝐶
0′ 1. . 0′ 4 𝑉 𝑖𝐵1 =
𝛽𝑚𝑖𝑛
𝐸

20𝑉 − 𝑣𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇 20𝑉 𝑉𝑆 𝑣𝐶𝐸

𝑖𝐶 = ≅ = 𝑖𝐶𝐶
5Ω 5Ω
𝑖𝐶𝐶
𝑖𝐵 ≥
𝑖𝐶 𝛽
Condición para operar en Saturación (recta límite de cortocircuito): 𝑖𝐵 ≥ 𝑖𝐶𝐶
𝛽
𝑖𝐵 ≥
𝛽𝑚𝑖𝑛
El valor de b de un transistor particular será desconocido, salvo que lo midamos 𝑖𝐶𝐶
experimentalmente. No obstante, las hojas de características dan el intervalo se 𝑖𝐵 = 3
𝛽𝑚𝑖𝑛
encuentra 𝛽𝑚𝑖𝑛 . . 𝛽𝑚𝑎𝑥 .
𝑖𝐶𝐶
Una regla rápida, utilizada muchas veces en la práctica, es calcular la corriente de base necesaria como: 𝑖𝐵 = , si bien da lugar
10
a corrientes de base innecesariamente altas en transistores de poca potencia (𝛽𝑚𝑖𝑛 > 100).

Tema 2. 71
BJT NPN Ejercicio 2:
La tensión, 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 , generada por una tarjeta de mando, es de 5V. El transistor tiene un valor de b de [80..150] y su
tensión de saturación se encuentra en el rango de [0’3V..0’6V].
• Determina la corriente de base necesaria para lograr que el transistor opere en su recta límite de
cortocircuito.
• Determina el valor de la resistencia de base para lograr la corriente de base anteriormente calculada.
• Dibuja en la gráfica los puntos de operación del transistor (𝑖𝐶 ,𝑣𝐶𝐸 ).
• Determina la potencia que se está pidiendo a la tarjeta de mando (fuente 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 ) y la potencia transferida a la
carga (resistencia de 100 Ω).
𝑖𝐶
3A
100Ω 2′ 5A
200𝑉 − 300𝑉
𝐼𝐶 2A
𝑅𝐵
𝑉𝐶𝐸 1′ 5A
𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 1A
0′ 5A

50𝑉 100𝑉 150𝑉 200𝑉 250𝑉 𝑣𝐶𝐸

Tema 2. 72
Resumen de lo trabajado sobre el OBJETIVO 1: Deducir los circuitos equivalentes:

1 1 1
𝑖C
𝑂𝐹𝐹 𝑐𝑡𝑟𝑙 𝐼 = 𝑓(𝑐𝑡𝑟𝑙) 𝑂𝑁 C
𝑖B B
2 2 2 𝑣𝐶𝐸
𝐶
𝐸 𝐵 E
𝑖E
i
𝐶 𝐶 𝐶
𝑖B Potencia
𝐵 𝑖 = 𝛽𝑖𝐵 𝐵
𝑣𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇 𝐼𝐶𝐶 3 máxima
𝐵 0′ 7 𝑉 0′ 7 𝑉
0′ 1. . 0′ 4 𝑉
𝐸 𝐸 𝐸
𝐼 2 𝐼 = 𝛽𝑖𝐵
𝑶𝑵 Fuente de corriente
𝑣𝐵𝐸 < 0 (0 7𝑉) ′ 𝑣𝐶𝐸 ≥ 𝑣𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇 𝑖𝐶 ≥ 0𝐴
𝑖𝐶 1
𝑣𝐶𝐸 > 0𝑉 𝑖𝐵 ≥ 0𝐴 𝑖𝐵 ≥ 𝑶𝑭𝑭 v
𝛽 𝑉𝑂𝐶

Condiciones a verificar en cada caso.

𝑶𝑭𝑭 → 𝑣𝐵𝐸 < 0′ 7𝑉

BE CB BE CB BE CB 𝑖𝐶
𝑶𝑵 → 𝑖𝐵 ≥
𝛽
Inversa Inversa Directa Inversa Directa Directa
Tema 2. 73
OBJETIVO 2: Aplicaciones del Transistor. Diseño de un indicador luminoso, controlado por tensión,
utilizando un transistor npn como interruptor.

El transistor, operando en zona activa, se utiliza para:

1. Amplificación de señales de pequeña amplitud:
En diseños sencillos, se puede recurrir a transistores discretos, como por ejemplo para amplificar la señal que
proporciona un micrófono. Esta aplicación se estudiará, por su complejidad a nivel conceptual, en cursos superiores.
En aplicaciones más complejas, como hacer un circuito sumador, integrador etc, se recurre a un circuito integrado
denominado Amplificador Operacional (AO), constituido por decenas de transistores que operan en zona activa.
Aprenderemos a utilizarlo en el tema 3, dedicado a la Electrónica Analógica:

𝑣𝑖 +
AO 𝑣𝑜
AO 741 Ejemplo −
𝑅2
v + + 𝑅2
AO vO 𝑣𝑜 = 1 + 𝑣
𝑅1 𝑖
v− − 𝑅1

2. Seguidor de tensión o Buffer en Convertidores de potencia Lineales:

En ocasiones, se dispone de fuentes de tensión cuya corriente de salida es muy baja como para alimentar una carga
dada. En estos casos, se recurre a un transistor, operando en activa, para proporcionar la tensión de la fuente con un
nivel de corriente muy superior. Aprenderemos a diseñar estos circuitos en el tema 6.

Tema 2. 74
El transistor, operando como interruptor (saturación y corte), se utiliza para:
1. Circuitos Integrados Digitales (Familia TTL):
Hablaremos de Electrónica digital en el tema 5. No obstante, podemos adelantar que los actuales CI utilizados en
Electrónica digital utilizan, en su inmensa mayoría, transistores MOSFET en lugar de Bipolares.
2. Convertidores de potencia Conmutados:
Permiten obtener fuentes de tensión o de corriente con altísima eficiencia, muy superior a la obtenida con los
Convertidores de potencia Lineales, si bien, son algo más complejos. Hablaremos de ellos en el tema 6.
3. Interruptores para conectar y desconectar cargas. Esta aplicación la vamos a tratar aquí, en el contexto del diseño
de un indicador luminoso. Dicho diseño se utilizará en la Práctica 2 de laboratorio y también en el Proyecto.

Ejercicio de Diseño: indicador luminoso activado por tensión

Se trata de encender/apagar un LED con una corriente de 20mA, cuando así lo indique la tarjeta de control con 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 .

+10𝑉 +10𝑉 𝑖𝐷
𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 10𝑉 20𝑚𝐴

Control
𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙
−10𝑉
−10𝑉 −10𝑉 𝑣𝐷
≅ 2𝑉
Corriente máxima de Consumo máximo de La salida 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 , proporciona
cada fuente: 2A. la tarjeta: 200mA. una corriente ≤ 4𝑚𝐴.
Tema 2. 75
¿Por qué no podemos alimentar el LED directamente con la señal 𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙 ? ¿Qué solución alternativa podemos dar?

Tema 2. 76
Selección del transistor:

Requisitos de potencia: (pto. de partida para elegir transistor)

10V 10V
S1 v=10V
S1 i=20mA

3
𝑣𝐶𝐸_𝑚𝑎𝑥 ≥ 10 𝑉 · = 𝟏𝟓𝑽
2
𝑖𝐶_𝑚𝑎𝑥 ≥ 20𝑚𝐴 · 2 = 𝟒𝟎𝒎𝑨

Requisitos de Control:
Puesto que la corriente máxima que puede
suministrar es de 2mA, la corriente 𝑖𝐵𝑠𝑎𝑡 que se ha
de suministrar para saturar el transistor, debe ser
inferior a este valor:

20𝑚𝐴 20𝑚𝐴
4𝑚𝐴 ≥ 𝑖𝐵𝑠𝑎𝑡 ≥ 4 · 𝛽 ≥3· = 𝟏𝟓
𝛽 4𝑚𝐴

Un transistor BC548-A sería suficiente

Tema 2. 77
Ejercicio focalizado en razonar sobre el comportamiento del transistor como interruptor entre los terminales c-e:
Queremos encender un LED de alarma siempre que se dé un determinado evento. Dicho evento es detectado por una
tarjeta de control que proporciona 0V cuando el evento sucede y 5V cuando no. Desafortunadamente, para lograr la
luminosidad deseada en el LED se requieren 20 mA, y la tarjeta no puede dar más de 2 mA.

NOTA: El circuito de la figura inferior, sería adecuado si la señal de control proporcionara la lógica opuesta, es decir,
5V cuando el evento sucede y 0V cuando no. Una modificación sencilla permitiría, sin incluir más componentes ni
cambiar el valor de las resistencias, obtener el objetivo deseado y con la lógica requerida. ¿Qué modificación puede
hacerse?

𝑅𝐿

iC 10𝑉
Señal de mando
S1
𝑅𝐵

Tema 2. 78
TRANSISTOR pnp

Estructura física Símbolo El transistor Modelo en saturación: Modelo en activa:

está en corte
i E iE E iE
E E iE si vEB<<0’7V
 0´7V
E  0´7V VEC _ sat b  iB
iB P+ iB C
𝑖𝐶 B
iB B iB C
N 𝑖𝐶
B B v EC
iC
P- C iB = 4mA
iC 0´4 A
b = 100
0´3 A iB = 3mA
C iC
0´2 A iB = 2mA
¡Observa el sentido de las corrientes!
0´1 A iB = 1mA
VECruptura transistor en corte (iB = 0mA → iC = 0 A)
VEC _ sat vEC

Nota: Los transistores PNP se utilizan menos que los transistores NPN, porque su conductividad, para el mismo área de silicio y
nivel de dopado, es menor. Este hecho se debe a que la movilidad de los huecos, es algo menor que la de los electrones libres.
Tema 2. 79
Ejemplo ilustrativo:
5𝑉
Una utilidad típica del transistor PNP la encontramos
cuando la carga, cuya corriente queremos controlar, está E
alimentada a una tensión negativa respecto a la tierra −5𝑉 0´7V VEC _ sat
del circuito de mando.
13K
C 14V
iB
Circuito de mando

Interruptor
𝑃𝑅 → 𝑚á𝑥
𝑣𝑐𝑡𝑟𝑙
𝑣𝐶𝐸
13K E
0𝑉 0´7V
iC 14V
13K C 14V
𝑃𝑅 → 0𝑊
Rcalefac.
240
-14V
E
Activa 𝑒𝑗: −1′5𝑉 0´7V
Potencia calefactora: 𝑃𝑅 = 𝑅 · 𝑖𝐶2 b  iB
13K iB C 14V

𝑃𝑅 → [0𝑊 − 𝑚á𝑥]
Tema 2. 80
Transistores activados por luz:
Si el circuito de potencia y el de mando estuvieran muy alejados, en lugar de alargar el conductor de cobre de la señal de mando,
lo habitual es recurrir a una solución con fotodiodo y fototransistor separados, conectándolos por medio de un cable de fibra
óptica. Esta solución también proporciona alta inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, un asunto que trataremos en
el tema 4.

Rcalefac.
100

iC 500V
Señal de mando

𝑣𝐶𝐸

Aislamiento

Tema 2. 81
1. Transistores MOSFET.

El transistor MOSFET, al igual que el transistor Bipolar puede operar como Interruptor (es decir, tiene los modos circuito
abierto y cortocircuito) y como fuente de corriente controlada. Por tanto, las aplicaciones vistas para el transistor Bipolar,
son también las aplicaciones que se pueden hacer con MOSFET.
¿Cuál es el aspecto diferenciador de esta tecnología para fabricar transistores? Son transistores que en su terminal de
control no se precisa aplicar corriente (potencia).

Utilizados en convertidores de potencia Alta capacidad de integración en aplicaciones de señal

conmutados (tema 6), porque requieren (bajas pérdidas en funcionamiento como interruptor),
circuitos más sencillos, para encender y imprescindible para lograr las prestaciones de los
apagar, que el transistor BJT. dispositivos digitales actuales (tema 5).

ICs

Objetivo: Deducir los circuitos equivalentes y compararlos con los del transistor Bipolar.

Tema 2. 82
N-MOSFET o MOSFET de canal N
Estructura interna y terminales del transistor: Símbolo:
Partimos de una estructura NPN similar a un Drenador D D D
transistor bipolar, pero, para evitar el consumo
de corriente en el terminal de control, se
N B G
introduce un aislamiento (SiO2). G

aislante
Puerta S
G P B Sustrato S
Salvo en circuitos integrados digitales (tema 5),
la zona N correspondiente a la fuente (S), está N NOTA: Es muy significativo respetar
cortocircuitada con el sustrato (B), tal y como la separación del terminal de
se muestra en la imagen. Fuente S puerta (G).

Regiones de operación:
𝑖D

3
Zona de corriente
controlada
2
cortocircuito

1
Circuito abierto vDS

Tema 2. 83
1. Circuitos equivalentes
1 TRANSISTOR n-MOSFET EN CORTE :
i
0′5Ω 5Ω
20𝑉 ¿ 𝑣𝐺𝑆 ? 20𝑉
𝐷
𝑣𝐷𝑆 𝑶𝑭𝑭 𝑣𝑂𝐶
𝑣𝐺𝑆 𝐺
𝑆
1 v
𝑶𝑭𝑭
20𝑉

Veamos que con 𝑣𝐺𝑆 = 0𝑉, el transistor estará en corte:

El sustrato (B) y la fuente (S) están cortocircuitados,

D Drenador luego la tensión en esa unión será siempre cero. 5Ω
La fuente externa, en este caso de 20V, polariza en
N 𝐷
inversa la unión entre el Drenador y la fuente. Por
aislante

Puerta tanto, no puede circular corriente. 𝑣𝐷𝑆 = 20𝑉 N 20𝑉

G P B Sustrato 𝐸

aislante
El drenador se dopa poco (N-) con objeto de que el
N transistor, en corte, pueda aguantar tensiones elevadas. 𝐺 P 𝐵
Se sigue la misma precaución que en los bipolares, se 𝑣𝐺𝑆 = 0𝑉 N
S Fuente utilizará un transistor comercial con tensión de corte
𝑆
superior a 1’5 𝑣𝑂𝐶 (en este caso, serían 30V).
Tema 2. 84
¿Qué sucede al aumentar 𝑣𝐺𝑆 ?
𝑣𝐺𝑆 < 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻) 𝑣𝐺𝑆 ≥ 𝑉𝑇𝐻
𝐸𝐺𝐵 ≅ 𝐸𝑟𝑢𝑝𝑡𝑢𝑟𝑎
5Ω 5Ω 𝑖𝐷
𝑒−
𝐷 𝐷
N- 20𝑉 20𝑉
𝐸𝐺𝐵 𝐸𝐺𝐵 N-
𝐸
-- ---

++++
++++

++++
𝐺 - P𝐵 𝐺 --- P𝐵
𝑣𝐺𝑆 > 0𝑉 - --
N 𝑣𝐺𝑆 ≥ 𝑉𝑇𝐻 N
𝑆 𝑆

Dentro del sustrato, en la frontera con el Si 𝑣𝐺𝑆 supera el valor de tensión umbral del dispositivo vGSTH
aislante se acumulan electrones en los en el sustrato, en el torno a la frontera del aislante, se induce
huecos de los enlaces (dado que el una zona N. Dicha zona se denomina “canal” y establece una
sustrato es zona P). conexión directa entre el drenador y la fuente, y el MOSFET
A mayor 𝑣𝐺𝑆 mayor es el campo en el podrá conducir corriente.
aislante y, por ende, en la frontera del 𝑟𝑆 es muy pequeña, gracias a que se dopa
sustrato (𝐸𝐺𝐵 ). mucho la fuente.
𝑟𝐷𝑆 = 𝑟𝐷 + 𝑟𝑐ℎ + 𝑟𝑆 𝑟𝑐ℎ disminuye al aumentar 𝑣𝐺𝑆 .
𝑟𝐷 ≫ 𝑟𝑆 .
Tema 2. 85
Poner un transistor n-MOSFET en corte (circuito abierto):

i
𝑶𝑭𝑭
0′5Ω 0′5Ω
20𝑉 Si 𝑣𝐺𝑆 < 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻) 20𝑉
𝐷 𝐷
𝑣𝐷𝑆 𝑣𝑂𝐶
𝑣𝐺𝑆 𝐺 𝑣𝐺𝑆 < 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻) 𝐺
𝑆 𝑆
1 v
𝑶𝑭𝑭
20𝑉

El parámetro 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻) es variable de una unidad a otra, para cada tipo de transistor comercial. Esta variación se
debe a tolerancias de fabricación y también a la temperatura a la que esté operando el dispositivo. La tabla de la
figura muestra un ejemplo obtenido de las hojas de características del transistor NTB5405N:
𝑉𝐺𝑆 (𝑂𝐹𝐹) < 1′ 5𝑉
Tolerancias:

Para garantizar el estado de circuito abierto deberíamos dar 𝑣𝐺𝑆 < 𝑉𝐺𝑆𝑡ℎ_𝑚𝑖𝑛 . En la práctica, para llevar un
transistor MOSFET a circuito abierto aplicaremos una tensión 𝒗𝑮𝑺 ≤ 𝟎𝑽.
Tema 2. 86
 Comparativa entre MOSFET y Bipolar operando en corte (circuito abierto):

Transistor Condición Circuito equivalente

𝐷
𝐷 𝑣𝐺𝑆 < 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻) → 𝑣𝐺𝑆 ≤ 0𝑉
𝑣𝐷𝑆 𝐺 𝑣𝑂𝐶
𝑣𝐺𝑆 𝐺 𝑣𝐺𝑆 i
𝑆 𝑆

𝐶 1 v
𝐶 𝑶𝑭𝑭
𝑣𝐵𝐸 ≤ 0𝑉 𝑣𝑂𝐶
𝑣𝐶𝐸 𝑣𝑂𝐶
𝐵 𝑣𝐵𝐸 𝐵
𝑣𝐵𝐸
𝐸 𝐸
En ambos casos buscaremos un transistor
comercial con tensión de corte:
𝑣𝐵𝐸 ≥ 1′ 5𝑣𝑂𝐶

Tema 2. 87
3 TRANSISTOR n-MOSFET en zona óhmica: Mejor cortocircuito

i
0′5Ω 0′5Ω ICC 3
20𝑉 20𝑉
𝐷
𝑣𝐷𝑆 𝑂𝑁
𝑣𝐺𝑆 𝐺
𝑆
v

En el análisis previo, hemos visto que si 𝑣𝐺𝑆 > 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻) la resistencia que ofrece el transistor depende
fundamentalmente de la resistencia del drenador y de la resistencia del canal:
𝑟𝐷𝑆 ≅ 𝑟𝐷 + 𝑟𝑐ℎ Límite de cortocircuito. Para alcanzar el límite de cortocircuito, se debe
𝑟𝐷 reducir la resistencia del canal hasta que sea
Ajustable con 𝑣𝐺𝑆 . 𝑖D
𝑟𝐷𝑆_𝑂𝑁 𝑣𝐺𝑆 > 𝑣𝐺𝑆(𝑂𝑁) despreciable frente a 𝑟𝐷 . Esta circunstancia es de
gran interés para operar el transistor como
N- 𝑟𝐷𝑆3 𝑣𝐺𝑆3 interruptor, por ello, en las hojas de características
𝑣𝐺𝑆 del componente se proporciona el valor vGS que
𝐺 𝑟𝐷𝑆2 𝑣𝐺𝑆2 crecientes garantiza que el dispositivo se sitúa con la mínima
𝑣𝐺𝑆 P resistencia posible 𝑟𝐷𝑆_𝑂𝑁 .
N+ 𝑟𝐷𝑆1 𝑣𝐺𝑆1 > 𝑣𝐺𝑆(𝑇𝐻)
vDS Llamaremos a ese valor vGS(ON) .
Tema 2. 88
Elegir un transistor comercial y circuito equivalente:
El dato de iD máxima, que leeremos en las hojas de características, se
calcula con el semiconductor a 25C. En una aplicación práctica, la
Ejemplo: MOSFET NTB5405N
temperatura del semiconductor puede subir hasta los 125C y su corriente
máxima de trabajo se reduce. Como se muestra en la figura, se recomienda
seleccionar un transistor con una corriente máxima, al menos, 2 veces
mayor que la que circulará en nuestra aplicación.
Dada su relevancia, los valores de 𝑟𝐷𝑆(𝑂𝑁) y correspondiente vGS(ON) son
fáciles de identificar en los transistores MOSFET comerciales.

≥ vGS(ON)
vGS(ON)

𝑖𝐷_𝑚𝑎𝑥

𝐷
𝑖𝐷_𝑚𝑎𝑥 𝐷
𝑟𝐷𝑆(𝑂𝑁)
2 𝑖𝐷 𝑣𝐺𝑆 ≥ vGS(ON) 𝐺 𝐺
𝑆 𝑆

vDS
𝑣𝐷𝑆 = 𝑟𝐷𝑆(𝑂𝑁) 𝑖𝐷
Tema 2. 89
 Comparativa entre MOSFET y Bipolar operando en cortocircuito (circuito abierto):

Transistor Condición Circuito equivalente

3
𝐷 𝑶𝑵 𝑶𝑵

𝐷 𝑣𝐺𝑆 ≥ 𝑣𝐺𝑆 𝑂𝑁
i 1
𝑶𝑭𝑭 𝑣𝑂𝐶
𝑣𝐷𝑆 𝐺
𝑟𝐷𝑆(𝑂𝑁) 𝑖𝐶 𝑖
𝑣𝐺𝑆 𝐺 𝑣𝐺𝑆 𝐷
𝑆 𝑆
3

𝐶
𝑖𝐶 𝑖B
𝑖𝐵 ≥ 3 𝑣𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇
𝑣𝐶𝐸 𝛽𝑚𝑖𝑛 𝐵 𝑣𝐷𝑆
𝐵 0′ 7 𝑉 0′ 1. . 0′ 4 𝑉 ≪≪ 𝑣𝑂𝐶
𝑣𝐵𝐸 𝑣𝐶𝐸
𝐸 𝐸

En ambos casos buscaremos un transistor

comercial con corriente máxima:
𝐼𝑚𝑎𝑥 ≥ 2𝐼𝐶𝑜𝑟𝑡𝑜𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜

Tema 2. 90
2 TRANSISTOR n-MOSFET operando en su zona de fuente de corriente:
i
0′5Ω 5Ω
20𝑉 ¿ 𝑣𝐺𝑆 ? 20𝑉

𝐷
Fuente de corriente
𝑣𝐷𝑆 𝐼 𝐼 2
𝑣𝐺𝑆 𝐺 𝐼 = 𝑓(𝑣𝐵𝐸 )
𝑆

v
𝑖
Al circular corriente por la zona del canal, la tensión entre la puerta y el sustrato decrece conforme nos
𝑣2 movemos de la fuente al drenador.
N-
𝑣1 = 𝑣𝐺𝑆

𝑣2 = 𝑣𝐺𝑆 − 𝑣𝐶𝐻 = 𝑣𝐺𝑆 − 𝑅𝐶𝐻 · 𝑖

𝑣𝐶𝐻
𝐸
Como consecuencia el campo eléctrico va decreciendo a lo largo del canal y éste pierde parte de su
G sección. Y esta pérdida de sección conlleva un aumento de su resistencia.
𝑣1 Este efecto crece al hacerlo la corriente iD. Por tanto, al aumentar ID aumenta la resistencia y se
𝑣𝐺𝑆 P
N+ requiere más incremento de tensión para conseguir variar la corriente.

Tema 2. 91
Pinzamiento del canal:
Cuando el canal se pinza, ya no es posible aumentar la corriente, aunque externamente se aplique más tensión entre drenador y
fuente, porque la resistencia se ha incrementado hasta “infinito”.

Rb>Ra
𝑣2 N-
I cte (R→∞)
Rb
Zona de
𝑣𝐶𝐻 Saturación
𝐸 Ra 𝑣𝐺𝑆 =5V
G
𝑣1 Tensión 𝑣𝐷𝑆 a partir de la cual el canal
𝑣𝐺𝑆 Zona Óhmica provocado por 𝑣𝐺𝑆 =5V queda pinzado.
P
N+

iD 1 2 Circuito equivalente:
Puesto que el grosor del canal inducido, a 𝑘 𝑣𝐺𝑆 − 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻)
corriente nula, depende de la tensión 𝑣𝐺𝑆 , 2
𝑖D
para cada valor de 𝑣𝐺𝑆 , se producirá el D
pinzamiento con un nivel de corriente
diferente. La relación entre la corriente de G 1 2
𝑘 𝑣𝐺𝑆 − 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻)
saturación (canal pinzado) y la tensión 𝑣𝐺𝑆 2
aplicada, sigue una función cuadrática. vGS
vGS S
Tema 2. 92
 Comparativa entre MOSFET y Bipolar operando como fuente de corriente (Bipolar→ ACTIVA; MOSFET→ SATURACIÓN):

Transistor Condición Circuito equivalente 𝑖𝐷

𝑣𝐺𝑆 ≥ 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻)
𝐷 𝑖𝐶
𝑃𝑚𝑎𝑥
𝐷 y pinzamiento del canal: 𝑘 2
𝑣𝑐ℎ ≥ 𝑣𝐺𝑆 − 𝑣𝐺𝑆(𝑂𝑁) 𝑖= 𝑣 − 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻)
𝑣𝐷𝑆 𝐺 2 𝐺𝑆
𝑣𝐺𝑆 𝐺 𝑣𝐺𝑆 𝑖 2
𝑆 𝑆 Corriente controlada

𝑣 𝑣𝐷𝑆
𝐶 𝑣𝐶𝐸
𝑖𝐵 ≥ 0𝐴 y 𝑖B 𝑣𝐵𝐸
𝐶 𝑖 = 𝐼𝑆𝐶 𝑛𝑉
𝑒 𝑇 𝑣𝐵𝐸
𝑣𝐶𝐸 ≥ 𝑣𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇 𝐵 𝑖 𝑖𝐶 = 𝐼𝑆𝐶 𝑒 𝑛𝑉𝑇
𝑣𝐶𝐸 𝑣𝐵𝐸 𝑖 = 𝛽𝑖𝐵 𝑘 2
𝑣𝐵𝐸 𝐵 𝑖𝐷 = 𝑣 − 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻)
𝐸 𝐸 2 𝐺𝑆

Simplificado
0′ 7 𝑉 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻) 𝑣𝐺𝑆
𝑣𝐵𝐸
𝐶
𝑖B
𝐵 𝑖 = 𝛽𝑖𝐵 En ambos casos se darán, simultáneamente,
′
0 7𝑉 corrientes y tensiones elevadas. Por ello, se
𝐸 requerirá disipar mucha potencia para evitar
su sobrecalentamiento.
Tema 2. 93
Operación en inversa: Conducción de corriente de la Fuente al Drenador:
𝑖𝐷
Al cortocircuitar la unión puerta-cuerpo del MOSFET, se
obtiene un diodo entre Fuente y Drenador. 𝑖D
D N
Si la tensión vDS aplicada externamente fuera negativa,
dicho diodo interno, se activaría al alcanzarse los -0’7V.
G
Como consecuencia, circularía “libremente” corriente de
P
la Fuente al Drenador.
Esta característica, que no tiene correspondencia en el N 𝑣𝐷𝑆
S
BJT, es interesante en algunas aplicaciones del MOSFET
como interruptor (tal y como se verá en el tema 7,
dedicado a la “Electrónica de potencia”). 4

Vemos en esta captura del datasheet de un

MOSFET comercial, que:
• El símbolo del transistor muestra el
diodo fuente-drenador.
• Se incluye la curva de conducción en
inversa (vSD)
Conexión de transistores MOSFET en paralelo:
𝑖D
Dos MOSFET del mismo tipo, aunque serán de similares características,
siempre presentarán ligeras diferencias. Al ponerlos en paralelo, ambos
tendrán la misma tensión drenador-fuente, pero el mejor de ellos tomará D D
más corriente. Esta circunstancia hará que se caliente más que el otro, lo
que empeora sus características como conductor. Como consecuencia, la vDS
conductividad de los MOSFET en paralelo tiende a igualarse, resultando G G
en un reparto bastante equitativo de la corriente. S S
vGS
Conclusión: Los transistores MOSFET pueden operar en paralelo, una
característica que no ofrecen los transistores bipolares.

Tema 2. 95
Comparativa sobre las regiones de operación de un MOSFET y un Bipolar:

Cualidades SUPERIORES del MOSFET:

Al estar la puerta aislada, el consumo de potencia del circuito de mando es mínimo. Esta ventaja es decisiva, en muchas
aplicaciones, frente al transistor bipolar, que sí requiere corriente para su control:
• En circuitos digitales: los transistores operan como interruptores que accionan a otros interruptores. Se pueden integrar
miles de millones de transistores en un volumen de 1mm3 gracias a que el consumo de potencia es bajísimo (corrientes
de puerta nulas). Los transistores MOSFET son la opción actual para el diseño de circuitos digitales.
• En circuitos de potencia: El valor de b de los transistores BJT de alta potencia disminuye mucho (20) y se requieren
circuitos de control de alta corriente, por ello se prefiere el uso de transistores MOSFET. Además, los transistores
MOSFET admite la conexión en paralelo de MOSFET “iguales, lo que permite trabajar con corrientes elevadas.

Cualidades SUPERIORES del Bipolar:

• Destaca el aprovechamiento, tanto en Activa como en Saturación, de toda la sección del componente. Como
consecuencia, para un mismo volumen de silicio, puede trabajar con mayor potencia que un transistor MOSFET.
∆𝑖𝐶 ∆𝑖𝐷
• La ganancia del BJT operando en activa, es muy superior a la ganancia del MOSFET operando en Saturación.
∆𝑣𝐵𝐸 ∆𝑣𝐺𝑆
Dicha ganancia, es un parámetro clave en los circuitos de amplificación de pequeñas señales.
• Relacionado directamente con el punto anterior, la poca variación de la tensión base-emisor con la corriente de
colector, también es beneficiosa para la realización de fuentes de alimentación de baja potencia (se verá en el tema 7).

Tema 2. 96
NOTA: Comportamiento dinámico del MOSFET
La corriente de puerta es nula sólo si la tensión vGS se mantiene constante. Puerta y fuente están aisladas, y por ello se
comportan como una “capacidad parásita, 𝐶𝐺𝑆 ” que demandará corriente en los cambios de la tensión vGS :
𝑑𝑣𝐺𝑆
𝑖𝐺 = 𝐶𝐺𝑆 ·
𝑑𝑡
Cuando se trabaja el MOSFET como interruptor, la corriente suministrada por la fuente de control determina la velocidad
de paso de ON a OFF y viceversa. Dado que vctrl tiene una forma rectangular, se podrían producir picos de corriente que
provocasen un encendido/apagado excesivamente rápido del MOSFET o que dañen la fuente vctrl. En esos casos, es
necesario añadir una resistencia (RG) entre la señal de control y la puerta del MOSFET, para limitar el valor de iG.
vctrl
10V
0V
t
RG iG iG 10 − −10 𝑉 -10V
𝑅𝐺
vctrl
CGS 0A
+10𝑉 𝑜 − 10𝑉
 = RG  CG S
t
−20𝑉
𝑅𝐺

¿Qué valor debe tener RG? :

Se indica en las hojas de
±
características del MOSFET.

Tema 2. 97
El transistor MOSFET de canal P (PMOS)
Estructura física: Operación:
S La corriente se dirige del terminal S al D. El transistor puede soportar tensiones positivas entre la
fuente y el drenador (vSD). Su equivalente en tecnología BJT, es el transistor PNP.
𝑣𝑆𝐺 P+
La tensión entre puerta y fuente controla el estado del transistor. La tensión de control, 𝒗𝑮𝑺 , 𝐝ebe
ser negativa, si bien podemos referirnos a la tensión entre fuente y puerta, 𝑣𝑆𝐺 , y verlo en
aislante

G B
N
positivo(1). Los estados de operación del transistor son:
P-
𝑖𝐷 1. Transistor en corte: 2. Transistor en zona Óhmica: 3. Transistor en Saturación:
D
𝑆 𝑆
𝑣𝑆𝐺 𝑆 𝑣𝑆𝐺 𝑣𝑆𝐺
𝐺 𝐺
𝑣𝑂𝐶 𝑟𝐷𝑆(𝑂𝑁) 𝐺 𝑘 2
Símbolo: 𝑖= ∗
𝑣 − 𝑉𝑆𝐺(𝑇𝐻)
2 𝑆𝐺
𝐷 𝐷
G S 𝐷
∗ 1)
B 𝑣𝑆𝐺 < 𝑉𝑆𝐺(𝑇𝐻) 𝑣𝑆𝐺 ≥ 𝑣𝑆𝐺 𝑂𝑁 𝑣𝑆𝐺 ≥ 𝑉𝐺𝑆(𝑇𝐻) y pinzamiento del
Mejor cortocircuito canal: 𝑣𝑐ℎ ≥ 𝑣𝐺𝑆 − 𝑣𝐺𝑆(𝑂𝑁)
D iD → 𝑣𝑆𝐺 ≤ 0𝑉

Interruptor
G S
(1) Se ha optado por utilizar 𝑣𝑆𝐺 , en lugar de 𝑣𝐺𝑆 , con objeto de utilizar valores positivos y evidenciar la
∗
semejanza entre transistores N-MOS y P-MOS. Por ello, la tensión umbral, 𝑉𝑆𝐺(𝑇𝐻) , también se expresa en
D 𝑖𝐷 positivo. No obstante, la notación aceptada en la bibliografía, y empleada en las hojas de características, es
respecto a 𝑣𝐺𝑆 , y por tanto, serán valores negativos.
Tema 2. 98
Fin del TEMA 2 ELECTRÓNICA DE SEÑAL (Información)

Componentes de la tecnología Datos y operaciones

electrónica
2.1 Materiales semiconductores y unión PN.
Componentes de la
Interés: mostrar su utilidad en sensores, generación de luz y
para crear un elemento unidireccional en corriente.
tecnología electrónica

2.2 Diodos
Interés: Componente unidireccional en corriente utilizado para
hacer convertidores AC/DC, circuitos Limitadores, emisión de ¿Cómo se hacen circuitos
luz fría, generación de electricidad… para operar con datos?

2.3 Transistores
Interés: Componente utilizado para hacer interruptores ELECTRÓNICA DE POTENCIA (Energía)
controlados y fuentes de corriente dependientes. Gracias a
ellos se hacen los circuitos amplificadores (que son parte de los
integradores, restadores, etc.) y los circuitos comparadores. Convertidores de Potencia

Introducción Tema 2. 99