Transistor BJT Introducción Transistor bipolar de unión (BJT = Bipolar Junction Transistor) Dispositivo semiconductor formado por 3 regiones dopadas alternativamente: npn (o pnp) Acción transistor: Captación de portadores mayoritarios procedentes de una unión p-n polarizada en directa que los emite por otra unión p-n inversamente polarizada y muy cercana a la anterior Dos tipos: BJT npn BJT pnp
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Transistor BJT Introducción
Transistor bipolar de unión (BJT = Bipolar Junction Transistor)
Dispositivo semiconductor formado por 3 regiones dopadas alternativamente: npn (o pnp)
Acción transistor: Captación de portadores mayoritarios procedentes de una unión p-n polarizada en directa que los emite por otra unión p-n inversamente polarizada y muy cercana a la anterior
Dos tipos:
BJT npn BJT pnp
Transistor BJT Introducción
Tres terminales: E = Emisor, B = Base, C = Colector No es simétrico: la concentración de portadores en E es generalmente
bastante mayor que en C La región central (B) es estrecha Sólo 2 tensiones y 2 corrientes independientes (leyes de Kirchhoff)
1710~DN1510~DN
1610~AN
μm5~1 μm10~5
μm1.0~
ZAD
SATURACIÓNDIRECTA
ZAISATURACIÓN
INVERSA
CORTE
CORTE
Transistor BJT Introducción
4 modos de operación en función de la polarización de las 2 uniones p-n
BJT npn
Transistor BJT Ecuaciones I-V
1β
/ TBC UV
R
S eI
TBCTBE UVUVS eeI //
EI
CI
BI
BEV
BCV
1β
/ TBE UV
F
S eI
1β
1β
// TBCTBE UV
R
SUV
F
SB e
Ie
II
TBCTBETBC UVUVS
UV
R
SC eeIe
II /// 1
β
Modelo circuitalgenérico
ZAD,BEV
Transistor BJT Modos de operación
TBE UV
F
SB e
II /
β
BFC II β
BFE II )1β( 1
β/ TBC UV
R
S eI
TBCTBE UVUVS eeI //
EI
CI
BI
BEV
BCV
1β
/ TBE UV
F
S eI
BF Iβ
EI
CI
BI
BEV
BCV
F
SI
β
BF Iβ
EI
CI
BI
ZAD,BEV
BCV
Modelos circuitales simplificados
ZAD: VBE > 0, VBC < 0
XX
X
ZAI,BCV
Transistor BJT
TBC UV
R
SB e
II /
β
BRE II β
BRC II )1β( 1
β/ TBC UV
R
S eI
TBCTBE UVUVS eeI //
EI
CI
BI
BEV
BCV
1β
/ TBE UV
F
S eI
BR Iβ
EI
CI
BI
BEV
BCV
R
SI
β
BR Iβ
EI
CI
BI
BEV
ZAI,BCV
ZAD,ZAI, BEBC VV
FR ββ
Modos de operación
Modelos circuitales simplificados
ZAI: VBE < 0, VBC > 0
XX
X
TBC UV
R
S eI /
β
TBCTBE UVUVS eeI //
EI
CI
BI
BEV
BCV
TBE UV
F
S eI /
β
Transistor BJT
1β
/ TBC UV
R
S eI
TBCTBE UVUVS eeI //
EI
CI
BI
BEV
BCV
1β
/ TBE UV
F
S eI
satCE,V
EI
CI
BI
sat,BEV
BCV
ZAD,sat, BEBE VV
sat,CEV
Modos de operación
Modelos circuitales simplificados
Saturación: VBE > 0, VBC > 0
X
X
Transistor BJT
1β
/ TBC UV
R
S eI
TBCTBE UVUVS eeI //
EI
CI
BI
BEV
BCV
1β
/ TBE UV
F
S eI
EI
CI
BI
BEV
BCV
Modos de operación
Modelos circuitales simplificados
Corte: VBE < 0, VBC < 0
X
X
X X
Transistor BJT Modos de operación
4 modos de operación en función de la polarización de las 2 uniones p-n
Activa directa: El BJT actúa como amplificador de intensidad: IC = FIB con F ~ 100.
Fluyen corrientes por la unión BE y casi todos los e- emitidos por E son colectados en C.
Activa inversa: El BJT actúa como amplificador de intensidad: IE = -RIB con R ~ 1.
Fluyen corrientes por la unión BC y casi todos los e- emitidos por C son colectados en E, pero son menos que en ZAD.
Saturación: La ganancia en intensidad decae notablemente y la tensión entre C y E es baja (~corto).
Corte: Corrientes muy bajas en los tres terminales (~abiertos).
ZAD
SATURACIÓNDIRECTA
ZAISATURACIÓN
INVERSA
CORTE
CORTE
Transistor BJT Características I-V
Característica de entrada
ZAD
SATURACIÓNDIRECTA
ZAISATURACIÓN
INVERSA
CORTE
CORTE
BEV
BI 0CEV
CEV
Característica de salida
Transistor BJT Comportamiento en gran señal
Equivalentes circuitales en ZADMovimiento alrededor del punto de operación Punto de
operación
Gran señal
Pequeña señal
+
)()( tvVtV BCQBCBC )()( tvVtV BEQBEBE
)()( tiItI CQCC
)(,)(,)(,)(con tvtvtiti BCBECB
)()( tiItI BQBB
)(tIE
)(tIC
)(tVBE
)(tVBC)(tIBTBE UtV
SeI/)(
TBE UtV
F
S eI /)(
β
TBEQ UVSeI
/
EQI
CQI
BQI
BEQV
BCQV
TBEQ UV
F
S eI /
β
)(tiE
πr
)(tiC
)(tvBE
)(tvBC)(tiB
)(tvg BEm
TBEQ UVSeI
/
EQI
CQI
BQI
BEQV
BCQV
TBEQ UV
F
S eI /
β
)(tiE
πr
)(tiC
)(tvBE
)(tvBC)(tiB
)(tvg BEm
Comportamiento en gran señalTransistor BJT
Conductancia de entrada
Transconductancia del BJT
T
BQ
T
UV
F
S
QBE
B
BE
B
U
I
U
eI
V
I
tv
tig
TBEQ
/
π βd
d
)(
)(
T
CQ
T
UVS
QBE
C
BE
Cm U
I
U
eI
V
I
tv
tig
TBEQ
/
d
d
)(
)(
Punto de operación
Pequeña señal
)()( π tirtv BBE
)(β)()( m titvgti BFBEC
TBEQ UV
F
SBQ e
II /
β
BQFUV
SCQ IeII TBEQ β/
ZAD,BEBEQ VV
Transistor BJT Ejemplo de amplificador
(1) Punto de operación:
TBEQ UVSeI
/
CQI
BQI
BEQV
TBEQ UV
F
S eI /
β
BBV
BRCCV
CR
TBEQ UV
F
SBQ e
II /
β
BQFUV
SCQ IeII TBEQ β/
B
BEQBBBQ R
VVI
C
CEQCCCQ R
VVI
Asumiendo ZAD:
Recta de carga:
Recta de carga:
BR
CR
CCV
BBV
)(tvi)(tVBE
)(tVCE
)(tIC
)(tIB
Transistor BJT Ejemplo de amplificador
(1) Punto de operación:
Q
BR
CR
CCV
BBV
)(tvi)(tVBE
)(tVCE
)(tIC
)(tIB
TBEQ UVSeI
/
CQI
BQI
BEQV
TBEQ UV
F
S eI /
β
BBV
BRCCV
CR
Transistor BJT Ejemplo de amplificador (cont.)
(2) Pequeña señal:
)(tvi
BR
CR
πr
)(tiC
)(tvBE
)(tiB)(tvg BEm
B
BEiB R
tvtvti
)()()(
C
CEC R
tvti
)()(
)()( π tirtv BBE
)()( m tvgti BEC
)()()()(π
πmm tv
rR
rRgtvgRtiRtv i
BCBECCCCE
Factor de amplificación(Ganancia en pequeña señal)