Transistor de unión bipolar o BJT

En 1947 J. Barden, W. Bratterin y W. Shockley inventó el transistor. El término transistor fue dado por John R. Pierce. Inicialmente, se llamó la versión de estado sólido del triodo de vacío, pero el término transistor ha sobrevivido. A medida que pasemos por el tema, conoceremos el transistor, principalmente Transistor de unión bipolar o BJT. Hoy en día el uso de BJT ha declinado haciaTecnología CMOS en el diseño de circuitos integrados. La palabra transistor se deriva de las palabras "Transferencia" y "Resistencia" que describen el funcionamiento de un BJT, es decir, la transferencia de una señal de entrada desde un circuito de baja resistencia a un circuito de alta resistencia. Este tipo de transistor está formado por semiconductores. Sabemos que el silicio (Si) y el germanio (Ge) son los ejemplos de semiconductores.

Ahora, ¿por qué esto se llama transistor de unión? La respuesta está detrás de la construcción. Ya sabemos lo que son los semiconductores tipo p y tipo n.

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Ahora, en este tipo de transistor cualquier tipo deLos semiconductores se intercalan entre el otro tipo de semiconductor. Por ejemplo, un tipo n puede intercalarse entre dos semiconductores de tipo p o, de manera similar, un tipo p puede intercalarse entre dos semiconductores de tipo n. Estos se llaman transistores p-n-p y n-p-n respectivamente. Vamos a discutir sobre ellos más tarde. Ahora que hay dos uniones de diferentes tipos de semiconductores, esto se llama transistor de unión. Se llama bipolar porque la conducción se lleva a cabo tanto por los electrones como por los agujeros.

Definición de BJT

Un transistor de unión bipolar es un terminal de tresDispositivo semiconductor que consta de dos uniones p-n que pueden amplificar o magnificar una señal. Es un dispositivo controlado actual. Los tres terminales del BJT son la base, el colector y el emisor. Una señal de pequeña amplitud, si se aplica a la base, está disponible en forma amplificada en el colector del transistor. Esta es la amplificación proporcionada por el BJT. Tenga en cuenta que requiere una fuente externa de alimentación de CC para llevar a cabo el proceso de amplificación.

A continuación se muestran los diagramas básicos de los dos tipos de transistores de unión bipolar mencionados anteriormente.

De la figura anterior, podemos ver que cada BJT tiene tres partes llamadas emisor, base y colector. J_mi y J_do Representar la unión del emisor y la unión decoleccionista respectivamente. Ahora, inicialmente, es suficiente para que sepamos que la unión basada en el emisor está polarizada en sentido directo y las uniones de base de recopilador están polarizadas en sentido inverso. El siguiente tema describirá los dos tipos de estos transistores.

Transistor de unión bipolar N-P-N

Como empezado antes en transistor bipolar n-p-n un semiconductor de tipo p reside entre dos semiconductores de tipo n, se muestra el diagrama a continuación se muestra un transistor n-p-n

Ahora yo_mi, YO_do es la corriente del emisor y la corriente de recolección respectivamente y V_EB y V_CB son el voltaje de base del emisor y el voltaje de base del colector respectivamente. Según convenio si para el emisor, base y colector actual I_mi, YO_segundo y yo_do la corriente entra en el transistor el signo de lala corriente se toma como positiva y si la corriente sale del transistor, entonces el signo se toma como negativo. Podemos tabular las diferentes corrientes y voltajes dentro del transistor n-p-n.

Tipo de transistor	yo_mi	yo_segundo	yo_do	V_EB	V_CB	V_CE
n-p-n	-	+	+	-	+	+

Transistor De Unión Bipolar P-N-P

Del mismo modo para Transistor de unión bipolar p-n-p Un semiconductor de tipo n se encuentra entre dos semiconductores de tipo p. El diagrama de un transistor p-n-p se muestra a continuación

Para los transistores p-n-p, la corriente entra en elTransistor a través del terminal emisor. Como cualquier transistor de unión bipolar, la unión de la base del emisor está polarizada hacia adelante y la unión de la base del colector está polarizada de manera inversa. Podemos tabular el emisor, la base y la corriente del colector, así como la base del emisor, la base del colector y el voltaje del emisor del colector para los transistores p-n-p también.

Tipo de transistor	yo_mi	yo_segundo	yo_do	V_EB	V_CB	V_CE
p - n - p	+	-	-	+	-	-

Principio de funcionamiento de BJT

La figura muestra un transistor n-p-n polarizado en elEn la región activa (consulte la polarización del transistor), la unión BE está polarizada en sentido directo, mientras que la unión CB está polarizada en sentido inverso. El ancho de la región de agotamiento de la unión BE es pequeño en comparación con el de la unión CB. La polarización directa en la unión BE reduce el potencial de barrera y hace que los electrones fluyan desde el emisor a la base. Como la base es delgada y ligeramente dopada, consta de muy pocos orificios, por lo que algunos de los electrones del emisor (aproximadamente el 2%) se recombinan con los orificios presentes en la región de la base y salen de la base terminal. Esto constituye la corriente base, fluye debido a la recombinación de electrones y agujeros (Tenga en cuenta que la dirección del flujo de corriente convencional es opuesta a la del flujo de electrones). La gran cantidad restante de electrones cruzará la unión del colector sesgada en reversa para constituir la corriente del colector. Así por KCL,

La corriente de base es muy pequeña en comparación con la corriente del colector y el emisor.

Aquí, la mayoría de los portadores de carga son electrones. La operación de un transistor p-n-p es la misma que la del n-p-n, la única diferencia es que la mayoría de los portadores de carga son agujeros en lugar de electrones. Solo una pequeña parte fluye debido a los portadores mayoritarios y la mayoría de los flujos actuales debido a los portadores de cobro minoritario en un BJT. Por lo tanto, se les llama como dispositivos portadores minoritarios.

Circuito equivalente de BJT

Una unión p-n está representada por un diodo. Como un transistor tiene dos uniones p-n, es equivalente a dos diodos conectados espalda con espalda. Esto se llama como la analogía de dos diodos del BJT.

Características de los transistores de unión bipolar

Las tres partes de un BJT son colector, emisor y base. Antes de conocer la Características del transistor de unión bipolar, tenemos que conocer los modos de operación para este tipo de transistores. Los modos son

Modo de base común (CB)
Modo de emisor común (CE)
Modo de colector común (CC)

Los tres tipos de modos se muestran a continuación.

Ahora llegando a las características de BJT haySon características diferentes para diferentes modos de funcionamiento. Las características no son más que formas gráficas de relaciones entre diferentes variables de corriente y voltaje del transistor. Las características de los transistores p-n-p se dan para diferentes modos y diferentes parámetros.

Características de base comunes

Características de entrada

Para el transistor p-n-p, la corriente de entrada es la corriente del emisor (I_mi) y la tensión de entrada es la tensión base del colector (V_CB).

Como la unión de la base del emisor está sesgada hacia adelante, la gráfica de I_mi Vs V_EB Es similar a las características avanzadas de un diodo p-n. yo_mi aumentos para V fija_EB cuando v_CB aumenta

Características de salida

Las características de salida muestran la relación entre la tensión de salida y la corriente de salida I_do es la corriente de salida y la tensión de la base del colector y la corriente del emisor I_mi Es la entrada de corriente y funciona como los parámetros. La siguiente figura muestra las características de salida para un transistor p-n-p en modo CB.

Como sabemos por los transistores p-n-p I_mi y V_EB son positivos y yo_do, YO_segundo, V_CB son negativos Estas son tres regiones en la curva, región de saturación de región activa y la región de corte. La región activa es la región donde el transistor funciona normalmente. Aquí la unión del emisor está polarizada inversamente. Ahora, la región de saturación es la región en la que ambas uniones del recopilador de emisores están polarizadas hacia delante. Y finalmente, la región de corte es la región en la que tanto el emisor como las uniones del colector tienen polarización inversa.

Características comunes del emisor

Caracteristicas de entrada
yo_segundo (Corriente base) es la corriente de entrada, V_SER (Base - Voltaje del emisor) es el voltaje de entrada para el modo CE (Emisor común). Entonces, las características de entrada para el modo CE serán la relación entre I_segundo y V_SER con V_CE como parametro Las características se muestran a continuación.

Las características típicas de entrada de CE son similares a las de un diodo p-n adelantado. Pero como V_CB Aumenta el ancho de la base disminuye.
Características de salida
Las características de salida para el modo CE son la curva o el gráfico entre la corriente del colector (I_do) y colector - tensión del emisor (V_CE) cuando la corriente de base I_segundo es el parametro Las características se muestran a continuación en la figura.
Características del transistor p - n - p

Al igual que las características de salida de common - baseel modo CE del transistor también tiene tres regiones denominadas (i) Región activa, (ii) regiones de corte, (iii) región de saturación. La región activa tiene una región de colector polarizada en sentido inverso y la unión del emisor polarizada en sentido directo. Para la región de corte, la unión del emisor está ligeramente polarizada en sentido inverso y la corriente del colector no está totalmente cortada. Y finalmente, para la región de saturación, tanto el colector como la unión del emisor están polarizados hacia delante.

Aplicación de BJT

Los BJT se utilizan en circuitos discretos diseñados debidoa la disponibilidad de muchos tipos, y obviamente debido a su alta resistencia de salida y transconductane, que es mejor que el MOSFET. Los BJT son adecuados para aplicaciones de alta frecuencia también. Es por eso que se utilizan en radiofrecuencia para sistemas inalámbricos. Otra aplicación de BJT puede indicarse como amplificador de señal pequeña, fotocélula de proximidad de metal, etc.

Amplificador de transistor de unión bipolar

Para entender el concepto de Amplificador de transistor de unión bipolar, deberíamos mirar primero el diagrama de un transistor p-n-p.

Ahora que la tensión de entrada cambia un poco, diga ΔV_yo del voltaje de la base del emisor cambia la altura de la barrera y la corriente del emisor en ΔI_mi. Este cambio en la corriente del emisor desarrolla una caída de voltaje ΔV_O a través de la resistencia de carga R_L, dónde,

ΔV_O Da la tensión de salida del amplificador. Hay un signo negativo debido a que la corriente del colector produce una caída de voltaje en R_L Con polaridad opuesta a la polaridad de referencia. La ganancia de voltaje A_V para el amplificador se le da la relación entre los voltajes de salida ΔV_O a la tensión de entrada ΔV_yo, asi que,

se llama la relación de ganancia actual de latransistor. En el diagrama de la figura que se muestra arriba, podemos ver que un aumento en el voltaje del emisor reduce la polarización directa en la unión del emisor, lo que disminuye la corriente del colector. Indica que la tensión de salida y la tensión de entrada están en fase. Ahora, finalmente, la ganancia de potencia Ap del transistor es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada