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Transistores
Objetivos
• Entender la distribución y movimientos de carga en los
transistores
• Conocer las estructuras, funcionamiento y características
de los diferentes tipos de transistor
• Ser capaz de explicar les diferencias entre el transistor de
unión, el JFET y el MOSFET
• Conocer algunas aplicaciones
Transistores
El transistor de unión◦ Polarización
◦ El amplificador
◦ Modelos
El transistor de efecto campo◦ El JFET
◦ El MOSFET
◦ Circuitos lógicos, memorias, CCDs, TFTs
◦ Fundamentos físicos de la informática, cap. 10
◦ L. Montoto, Fundamentos físicos de la informática y las comunicaciones, Thomson, 2005
◦ A.M. Criado, F. Frutos, Introducción a los fundamentos físicos de la informática, Paraninfo, 1999
Transistores
I---
e-
-
ColectorEmisor
Base
ColectorEmisor
Base
Base poco dopada
Emisor más dopado que colector
El transistor bipolar de unión (BJT)
p
rE
pn
V V0
rE
Unión no polarizada
similar a dos diodos con polarización directa
p
rE
pn
V V0
rE
IE IB IC
IB + IC = IE
El transistor polarizado (saturación)
p
r
E
pn
V
V0
rE
IE = IC = IB = 0
similar a dos diodos con polarización inversa
El transistor polarizado (corte)
p
rE
pn
rE
(P) Emisor (P) Colector(N) Base
IE
IB
InB
IBB
InC
IpB
IC
Transistor polarizado en forma activa
BC II
(P) Emisor (P) Colector(N) Base
IE
IB
InB
IBB
InC
IpB
IC
BC inversa puede conducir si BE directa
Los huecos que se difunden de E a B llegan a C
factor de ganancia
Transistor polarizado en forma activa
BC II
(P) Emisor (P) Colector(N) Base
IE
IB
InB
IBB
InC
IpB
IB = -InC + IBB +InB IC = IpB - IBB + InCIE = IpB + InB
ICIpB, huecos que por difusión
pasan del emisor a la base.
InB, electrones que pasan
de la base al emisor.
IBB, electrones procedentes del
circuito para cubrir las
recombinaciones.
InC, débil corriente de electrones del
colector a la base.
Hay 4 variables que dependen el tipo de conexión:
Vsalida, Ventrada, Isalida, Ientrada.
Base común
Variables:
VBE, VCB, IE, IC
E
B
C
Emisor común
Variables:
VBE, VCE, IB, IC
B
E
C B E
C
Colector común
Variables:
VCB, VCE, IB, IE
Configuraciones del transistor
RC
VCCIB = 1 mA
VBB
RB
n
C
B p
n
IC = 99 mA
IE = 100 mAE100 %
99 %
1 %
99E
c
I
I
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IB
Configuración en emisor común
E
C
B
RC
RB
VBEVBB
VCE
IC
VCC
E
C
B
Curva característica de entrada
IB
VBE
IB
0,7 VVBE = VBB - IB RB
VBE 0,7 V
Curva característica de salida
VCE (V)
IC
IB = 20 µA
IB = 40 µA
IB = 60 µA(mA)RC
RB
VBEVBB
VCE
IC
VCC
E
C
B
IB
VCE = VCC - IC RC
Variables: VBE, VCE, IB, IC
RB
RC
+VCC
Vsalida
Ventrada
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IBVBE 0,7 V para silicio
IC = IB
VBE = VBB - IB RB
VCE = VCC - IC RC
IC
IB
Emisor común: variables
• En región activa: unión EB con polarización directa, BC con
polarización inversa. Aplicación en amplificación.
• En región de corte: las dos uniones polarizadas inversamente:
circuito abierto.
• En región de saturación: las dos uniones polarizadas
directamente: cortocircuito.
IB = 0 µA
IB = 40 µA
IB = 20 µA
I C(
mA
)
VCE (V)
Región de saturación
Región activa
Región de corte
IB = 80 µA
IB = 60 µA
RC
RB
VBE
VCCVBB VCE
Ruptura
Curvas características del transistor CE
VBB (V) VCE (V) Ic (mA) IB (mA)
0,7 10 0 0
0,8 9,375 0,625 6,25
0,9 8,75 1,25 12,5
1 8,125 1,875 18,75
1,2 6,875 3,125 31,25
1,4 5,625 4,375 43,75
1,6 4,375 5,625 56,25
1,8 3,125 6,875 68,75
2 1,875 8,125 81,25
2,2 0,625 9,375 93,75
2,3 0 10 100
VBE = -IB RB+ VBB
RC =1 kW
RB=16 kW
VBE VCC=10 V
VBB = 2 VVCE
IC
VCEVCC = 10 V
C
CC
R
V
IB1
IB2
IB4
IB3
= 100 VBE 0,7 V
VCE = VCC - IC RC = 10 - 8,125 = 1,875 V
A25,8116000
7,02m
B
BEBBB
R
VVI
Ic = IB = 8,125 mA
Q
Q
Q
Saturación
Corte
IC
IB
Regió
n a
ctiva
Línea de carga y punto de funcionamiento
Línea de carga y punto de funcionamiento
V BE 0.7 V VCE (V) Ic (mA)
0 11.65 5.357 6.450
1030 W 12 0.00
100 kW
150
12 V
5 V
43.000 IB 043 µA 30.1 PEB 030 µW
6.450 Ic 006 mA 34.5494 PCE 035 mW
6.493 IE 006 mA PT 035 mW
5.357 VCE 005 V
4.657 VCB 005 V
VCC
VBB
RB
RC
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14
I c(m
A)
Vcc (V)
043 µA 006 mA
006 mA
005 V
E
C
B
VCE = -IC RC+ VCC
IC
VCE
Q
O
VCE IC RC
VCC
C
CECCC
R
VVI
C
CC
R
V
RC
RB
VBE
VCCVBB VCE
IB1
IB2
IB4
IB3
Línea de carga y punto de funcionamiento
IC
VCE
IB1
IB2
IB4
IB3
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IB
VCC
C
CC
R
V
Punto de funcionamiento: IB
IC
VCE
IB1
IB2
IB4
IB3
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IB
VCC
1C
CC
R
V
2C
CC
R
V
3C
CC
R
V
Punto de funcionamiento: RC
IC
VCE
IB1
IB2
IB4
IB3
RC
RB
VBE VCCVBB
VCE
IC
IB
VCC3
C
CC
R
V 3
C
CC
R
V 2
C
CC
R
V 1
VCC2VCC1
Punto de funcionamiento: VCC
B E
B
C
IC
VCEVCC
Si VBB , IB = , IE IC = VCC/RC
zona de saturación
cortocircuito CE VCE = 0
Si VBB = 0 o < 0,7 V, IB = 0,
IE IC 0, VCE = VCC
Zona de corte
circuito abierto VCE = VCC
El transistor como conmutador
VBB (V) VCE (V) Ic (mA) IB (mA)
0,7 10 0 0
0,8 9,375 0,625 6,25
0,9 8,75 1,25 12,5
1 8,125 1,875 18,75
1,2 6,875 3,125 31,25
1,4 5,625 4,375 43,75
1,6 4,375 5,625 56,25
1,8 3,125 6,875 68,75
2 1,875 8,125 81,25
2,2 0,625 9,375 93,75
2,3 0 10 100
RB
RC
+VCC
Vsalida
Ventrada
Ventrada Vsalida
A Y
Y = not AINVERSOR
Circuito inversor simple
IE
IB
PEmisor
PColector
NBase
IC
RL
A
D
VEB V
E
B
C
gm : transconductancia
DVAD = RLDIC
D(-IC) = gm DVEB
mL
EB
AD gRV
V
D
D
Transistor de unión: amplificador