Electrónica básica - Transistores
Después de tener un buen conocimiento sobre el funcionamiento del diodo, que es una unión PN única, intentemos conectar dos uniones PN que hacen un nuevo componente llamado Transistor. UNATransistor es un dispositivo semiconductor de tres terminales que regula el flujo de corriente o voltaje y actúa como un interruptor o puerta para señales.
¿Por qué necesitamos transistores?
Suponga que tiene un receptor de FM que captura la señal que desea. Obviamente, la señal recibida será débil debido a las perturbaciones que enfrentaría durante su viaje. Ahora bien, si esta señal se lee tal como está, no se puede obtener una salida justa. Por tanto, necesitamos amplificar la señal.Amplification significa aumentar la fuerza de la señal.
Este es solo un ejemplo. La amplificación es necesaria donde sea que se deba aumentar la intensidad de la señal. Esto lo hace un transistor. Un transistor también actúa comoswitchpara elegir entre las opciones disponibles. Tambiénregulates el entrante current and voltage de las señales.
Detalles constructivos de un transistor
El transistor es un dispositivo de estado sólido de tres terminales que se forma conectando dos diodos espalda con espalda. Por lo tanto tienetwo PN junctions. Se extraen tres terminales de los tres materiales semiconductores presentes en él. Este tipo de conexión ofrece dos tipos de transistores. SonPNP y NPN lo que significa un material tipo N entre dos tipos P y el otro es un material tipo P entre dos tipos N respectivamente.
La construcción de los transistores se muestra en la siguiente figura que explica la idea discutida anteriormente.
Los tres terminales extraídos del transistor indican terminales de emisor, base y colector. Tienen su funcionalidad como se explica a continuación.
Emisor
El lado izquierdo de la estructura mostrada arriba puede entenderse como Emitter.
Esto tiene un moderate size y es heavily doped ya que su función principal es supply un numero de majority carriers, es decir, electrones o huecos.
Como este emite electrones, se le llama Emisor.
Esto se indica simplemente con la letra E.
Base
El material intermedio en la figura anterior es el Base.
Esto es thin y lightly doped.
Su función principal es pass la mayoría portadores del emisor al colector.
Esto se indica con la letra B.
Coleccionista
El material del lado derecho en la figura anterior puede entenderse como un Collector.
Su nombre implica su función de collecting the carriers.
Esto es a bit largeren tamaño que el emisor y la base. Esmoderately doped.
Esto se indica con la letra C.
Los símbolos de los transistores PNP y NPN se muestran a continuación.
los arrow-head en las figuras anteriores indica el emitterde un transistor. Como el colector de un transistor tiene que disipar una potencia mucho mayor, se hace grande. Debido a las funciones específicas de emisor y colector, sonnot interchangeable. Por lo tanto, los terminales siempre deben tenerse en cuenta al usar un transistor.
En un transistor práctico, hay una muesca cerca del cable del emisor para su identificación. Los transistores PNP y NPN se pueden diferenciar usando un multímetro. La siguiente figura muestra cómo se ven diferentes transistores prácticos.
Hasta ahora hemos discutido los detalles de construcción de un transistor, pero para comprender el funcionamiento de un transistor, primero debemos conocer la polarización.
Polarización de transistores
Como sabemos que un transistor es una combinación de dos diodos, aquí tenemos dos uniones. Como una unión está entre el emisor y la base, eso se llama comoEmitter-Base junction y de igual forma, el otro es Collector-Base junction.
Biasingestá controlando el funcionamiento del circuito proporcionando fuente de alimentación. La función de ambas uniones PN se controla proporcionando polarización al circuito a través de algún suministro de CC. La siguiente figura muestra cómo se polariza un transistor.
Al observar la figura anterior, se entiende que
El material tipo N recibe suministro negativo y el material tipo P recibe suministro positivo para hacer que el circuito Forward bias.
El material tipo N recibe suministro positivo y el material tipo P recibe suministro negativo para hacer que el circuito Reverse bias.
Al aplicar el poder, el emitter base junction es siempre forward biasedya que la resistencia del emisor es muy pequeña. loscollector base junction es reverse biasedy su resistencia es un poco mayor. Una pequeña polarización directa es suficiente en la unión del emisor, mientras que una alta polarización inversa debe aplicarse en la unión del colector.
La dirección de la corriente indicada en los circuitos anteriores, también llamada Conventional Current, es el movimiento de la corriente del agujero que es opposite to the electron current.
Operación transistor PNP
El funcionamiento de un transistor PNP se puede explicar observando la siguiente figura, en la que la unión emisor-base tiene polarización directa y la unión colector-base tiene polarización inversa.
El voltaje VEEproporciona un potencial positivo en el emisor que repele los agujeros en el material tipo P y estos agujeros cruzan la unión emisor-base para alcanzar la región de la base. Hay un porcentaje muy bajo de huecos que se recombinan con electrones libres de la región N. Esto proporciona una corriente muy baja que constituye la corriente base.IB. Los orificios restantes cruzan la unión colector-base, para constituir la corriente del colector.IC, que es la corriente del agujero.
Cuando un agujero llega al terminal del colector, un electrón del terminal negativo de la batería llena el espacio del colector. Este flujo aumenta lentamente y la corriente minoritaria de electrones fluye a través del emisor, donde cada electrón que ingresa al terminal positivo deVEE, se reemplaza por un agujero moviéndose hacia la unión del emisor. Esto constituye la corriente del emisorIE.
Por lo tanto, podemos entender que:
- La conducción en un transistor PNP se realiza a través de orificios.
- La corriente del colector es ligeramente menor que la corriente del emisor.
- El aumento o disminución de la corriente del emisor afecta la corriente del colector.
Operación Transistor NPN
El funcionamiento de un transistor NPN se puede explicar echando un vistazo a la siguiente figura, en la que la unión emisor-base tiene polarización directa y la unión colector-base tiene polarización inversa.
El voltaje VEEproporciona un potencial negativo en el emisor que repele los electrones en el material tipo N y estos electrones cruzan la unión emisor-base para alcanzar la región de la base. Hay un porcentaje muy bajo de electrones que se recombinan con huecos libres de la región P. Esto proporciona una corriente muy baja que constituye la corriente base.IB. Los orificios restantes atraviesan la unión colector-base, para constituir la corriente del colector.IC.
Cuando un electrón sale del terminal del colector y entra en el terminal positivo de la batería, un electrón del terminal negativo de la batería VEEentra en la región emisora. Este flujo aumenta lentamente y la corriente de electrones fluye a través del transistor.
Por lo tanto, podemos entender que:
- La conducción en un transistor NPN se realiza a través de electrones.
- La corriente del colector es mayor que la corriente del emisor.
- El aumento o disminución de la corriente del emisor afecta la corriente del colector.
Ventajas
Hay muchas ventajas de un transistor como:
- Ganancia de alto voltaje.
- Es suficiente una tensión de alimentación más baja.
- Más adecuado para aplicaciones de baja potencia.
- Más pequeño y liviano.
- Mecánicamente más fuerte que los tubos de vacío.
- No se requiere calentamiento externo como tubos de vacío.
- Muy adecuado para integrar con resistencias y diodos para producir circuitos integrados.
Hay algunas desventajas, como que no se pueden usar para aplicaciones de alta potencia debido a una menor disipación de energía. Tienen una impedancia de entrada más baja y dependen de la temperatura.