Los transistores son dispositivos electrónicos hechos de semiconductores, como el silicio o el germanio. Funcionan principalmente como amplificadores o conmutadores. Un transistor bipolar se compone de tres capas que se denominan base, emisor y colector. La base es la capa intermedia y controla el comportamiento de las otras al comportarse como una puerta. Cada capa tiene un cable de metal para la conexión a un circuito.
Un transistor bipolar NPN se denomina así porque las capas externas son semiconductores de tipo N, mientras que la base es de tipo P. N significa portadores o electrones de carga negativa, y P para portadores u orificios de carga positiva.
Características generales
Para la amplificación se usa un emisor común o un circuito CE. Una pequeña señal introducida en la base produce una señal más grande en la salida. Tiene el cable del emisor conectado a tierra. Por lo general, se construye con al menos dos resistencias, una en la base y la otra en el colector.
El circuito tiene dos bucles, donde uno se llama bucle de base y el otro el bucle de colector. Los bucles se encuentran utilizando la Ley de Kirchoff para seguir el camino entre el voltaje suministrado y los cables del transistor. La Ley de Ohm también se usa. Es V = IR, donde V es la tensión, I la corriente y R es la resistencia.
La ganancia del transistor, o dc beta, es la relación entre el IC de la corriente del colector y la corriente base IB, y está simbolizado como Bdc, donde B es la letra griega beta. También se llama Hfe. La ganancia indica cuánto se amplifica la señal de entrada. Es una constante que depende del tipo de transistor.
Los transistores NPN se pueden modelar como dos diodos adosados en lo que se conoce como el modelo Ebers-Moll. El emisor base se comporta como un diodo con polarización directa, mientras que el colector base se comporta como un diodo con polarización inversa. La polarización directa significa que la tensión se aplica en una dirección conductora, mientras que la polarización inversa significa que la tensión se aplica contra el flujo de corriente fácil.
Características de entrada
Las características de entrada se encuentran al considerar la loop base.
Un gráfico de la corriente base IB versus VBE, que es el voltaje entre la base y el emisor, se parece a la de un diodo ordinario. La corriente es cero hasta que VBE alcanza 0.7 voltios, donde luego aumenta muy repentinamente.
La tensión de base polariza el emisor. La ecuación para encontrar el voltaje a través de la resistencia RB es VBB - VBE, donde VBB es la tensión base. La corriente IB se encuentra usando VBB - VBE /RB.
Características de salida
Las características de salida se encuentran al considerar el circuito colector.
Un gráfico de la IC actual del colector versus el voltaje de colector-emisor VCE muestra la misma forma para diferentes transistores, aunque los números serán diferentes. Cuando VCE es cero, también lo es IC. A medida que VCE aumenta, el IC permanecerá en cero y luego se disparará repentinamente cuando el voltaje alcance un cierto valor, de forma muy similar a IB. A diferencia de IB, IC alcanzará una meseta y luego se mantendrá básicamente constante a medida que VCE aumente. El gráfico ilustra que IC = Bdc * IB, o que un pequeño incremento en IB conduce a un gran aumento en IC.
IB será constante hasta que se alcance la región de ruptura del transistor. Esta región es donde el transistor se dañará cuando el voltaje es demasiado grande y depende del tipo de transistor. IB aumentará rápidamente cuando se alcance el voltaje de ruptura.
El voltaje del colector polariza inversamente el colector. El voltaje del colector-emisor es igual al voltaje del colector menos el voltaje a través de la resistencia del colector. Es VCE = VC - IC * RC.
