Electrónica
TRANSISTORES BJT
Oct
¿PORQUÉ DEL TUTORIAL?
En el siguiente tutorial tiene como objetivo explicar de manera sencilla que son los transistores de unión bipolar BJT, cómo funcionan, características técnicas, parámetros importantes, configuraciones básicas y los tipos de transistores BJT más utilizados.
¿QUÉ SON LOS TRANSISTORES BJT?
Los transistores de unión bipolar BJT por sus siglas en inglés (Bipolar Junction Transistor), son dispositivos semiconductores de estado sólido que permiten controlar el paso de corriente o disminuir voltaje a través de sus terminales.
¿DONDE SE UTILIZAN LOS TRANSISTORES BJT?
Los transistores BJT tienen muchas aplicaciones en el campo de la electrónica, pero comúnmente son utilizados como interruptores electrónicos, amplificadores de señales o como conmutadores de baja potencia. Como ejemplo se usan para controlar motores, accionar reveladores y producir sonidos en bocinas. Estos transistores son muy comunes y de uso general los cueles pueden encontrarse en cualquiera de los aparatos de uso cotidiano como en radios, alarmas, automóviles, ordenadores, etc.
¿ESTRUCTURA DE LOS TRANSISTORES BJT?
Los transistores BJT están formados por dos uniones de tipo “P y N” o bien de dos diodos semiconductores.
Existen dos tipos transistores BJT, el de tipo NPN y el PNP. Las letras hacen referencia a las capas de material semiconductor que están construidos.
1-Transistor tipo NPN: Esta formado por dos capas de material tipo “N” y separadas por una capa tipo “P”.
2-Transistor tipo PNP: Esta formada por dos capas de material tipo “P” y separadas por una capa tipo “N”.
Estos transistores cuentan con tres terminales, emisor, base y colector. La zona central se denomina base, y las laterales emisor y colector. Estos pines se representan por la inicial del nombre de la zona respectiva: E (emisor), B (base) y C (colector).
– La zona de E (emisor), es la más fuertemente dopada, es la zona en cargada de “emitir” o inyectar portadores mayoritarios hacia la base.
-La B (base), tiene un nivel de dopado netamente inferior al de la zona de emisor. Se trata de una zona con un espesor muy inferior al de las capas exteriores. Su misión es la de dejar pasar la mayor parte posible de portadores inyectados por el emisor hacia el colector.
-La zona de C (colector), es encargada de recoger o “colectar” los portadores inyectados que han sido capaces de atravesar la base por parte del emisor. Es la zona con un nivel de dopado inferior de las tres.
Para diferenciar los pines y el tipo de transistor NPN o PNP, debes identificar la terminal del emisor, ya que esta tiene una flecha que cambia de dirección. En las imágenes 1 y 2 podrás observar el esquemático del transistor tipo NPN – PNP y te darás cuenta que lo único que lo diferencia es la orientación de la flecha.
Los transistores BJT son fabricados en distintos materiales como Si (Silicio), Ge (Germanio) y GasAs (Arseniuro de galio) los cuales son recubiertos en diferentes encapsulados los más comunes son los TO-92, TO-18, SOT-23. Por lo general, se utiliza el encapsulado TO-92. En las imágenes 3, 4, 5 se muestran los encapsulados más usados y el pinout de cada uno de ellos.
PARAMETROS PRINCIPALES DE LOS TRANSISTORES BJT
POL: Polaridad PNP- NPN (POLARITY) – Es la condición de voltaje y de corriente que se establece en un transistor para fijar un punto de operación (Q), para mantener el transistor en la región activa directa.
VCE: Voltaje Colector Emisor (VOLTAGE COLLECTOR EMITTER).
IC: Corriente de colector, medida en amperios (COLLECTOR CURRENT).
PD: Potencia de disipación, medidas en watts (POWER DISIPATION).
FT: Frecuencia de trabajo, medida en kilohertz (FRECUENCY).
HFE: Ganancia de corriente (CURRENT GAIN O BETA) – Este parámetro de modelo Hibrido “H” de corriente alterna, el cual se usa para el diseño de circuitos con transistores, “F” proviene de los términos (FORWARD CURRENT) amplificación con polarización directa y “E” de (COMMON EMITTER) configuración de emisor común.
REGIÓN DE SATURACIÓN: Las uniones colector-base y base emisor están polarizadas directamente, el voltaje colector-emisor es pequeño y la corriente es muy grande.
REGIÓN DE CORTE: En esta región la corriente de colector es cero o casi cero para cualquier valor de voltaje colector-emisor, las uniones colector-base y base emisor están inversamente polarizadas.
REGIÓN ACTIVA DIRECTA: En esta región la unión de colector-base esta polarizada en inversa y la unión base-emisor esta polarizada en directa. Esta región nos permite utilizar al transistor como amplificador de voltaje, de corriente o de potencia.
¿COMO FUNCIONAN LOS TRANSISTORES BJT?
Los transistores BJT pueden funcionar en 2 formas, como interruptor electrónico y como amplificador con ganancia variable.
FUNCIONAMIENTO COMO INTERRUPTOR
Para que los transistores BJT funcionen como interruptores electrónicos se debe operar en la zona de corte y saturación para impedir o permitir el paso de corriente en un circuito.
Si se polariza en la región de corte se impide el paso de corriente, cuando se polariza en la región de saturación se permite el paso de la corriente, de esta manera los transistores BJT funcionan como interruptores electrónicos donde solo hay dos estados lógicos 0 y 1.
FUNCIONAMIENTO COMO AMPLIFICADOR
Para que los transistores BJT funcionen como amplificadores de corriente se debe aplicar una pequeña señal de corriente en la terminal base para controlar una corriente de salida mayor en las terminales colector y emisor. Para el uso de los transistores BJT como amplificadores, tienes que tener en cuenta que hay distintos tipos de transistores BJT los cuales tienen diferentes características técnicas, cada uno de ellos tiene una ganancia de corriente conocida como beta del transistor, dependiendo del tipo de amplificación que requieras verificar la beta del transistor para obtener la amplificación de corriente deseada.
Para este tipo de transistores bipolares, la amplificación concierne de la corriente. La corriente del colector “Ic” es proporcional a la corriente en la base multiplicada por la «beta» del transistor.
Ic = (hFE)*(Ib)
Donde:
- Ic = Corriente de colector
- hFE = Beta del transistor
- Ib = Corriente en la base
Este factor de ganancia depende de la corriente del colector y en ocasiones puede variar, es por eso que no es recomendable el uso de transistores como amplificadores electrónicos, te recomiendo el uso de amplificadores operacionales.
CONFIGURACIONES DE LOS TRANSISTORES BJT
CONFIGURACIÓN EN BASE COMÚN
La terminología en base común se deriva del hecho de que la base es común tanto para la entrada como para la salida de la configuración. Además, la base por lo general es la terminal más cercana a, o en, un potencial de tierra.
CONFIGURACIÓN EN COLECTOR COMÚN
La configuración en colector común se utiliza sobre todo para igualar impedancias, puesto que tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, lo contrario de las configuraciones en base común y en emisor común
CONFIGURACIÓN EN EMISOR COMÚN
Se llama configuración en emisor común porque el emisor es común o sirve de referencia para las terminales de entrada y salida (en este caso es común para las terminales base y colector). De nueva cuenta se requieren dos conjuntos de características para describir plenamente el comportamiento de la configuración en emisor común: uno para el circuito de entrada o de base-emisor y uno para el circuito de salida o de colector-emisor.
TIPOS DE TRANSISTORES BJT
Existen diferentes tipos de transistores BJT que puedes utilizar para tus proyectos de electrónica, pero dependiendo de las características de tu proyecto puedes utilizar el que más se acople a tus necesidades, a continuación, se mencionaran las características de los transistores BJT más utilizados:
TRANSISTOR BJT 2N2222 NPN DE 30V
El transistor BJT 2N2222 es un dispositivo electrónico de tipo NPN con encapsulado TO-92 de plástico con tres terminales (pines). Este un transistor es de baja potencia, capaz de disipar hasta 625mW, puede controlar dispositivos que consuman hasta 600mA o que requieran tensiones de hasta 40Vdc, siempre y cuando no se sobrepase su potencia de disipación máxima.
TRANSISTOR BJT 2N3904 NPN 40V
El transistor BJT 2N3904 es un dispositivo electrónico de tipo NPN con encapsulado TO-92 de plástico con tres terminales (pines). Este un transistor de media potencia, destinado para propósito general en amplificación y conmutación, capaz de disipar hasta 625mW, puede controlar dispositivos que consuman hasta 200mA o que requieran tensiones de hasta 40Vdc.
TRANSISTOR BJT 2N3906 PNP 40V
El transistor BJT 2N3906 es un dispositivo electrónico de tipo PNP con encapsulado TO-92 de plástico con tres terminales (pines). Diseñado para aplicaciones de amplificación y conmutación de media potencia, destinado para propósito general capaz de disipar hasta 625mW, puede controlar dispositivos que consuman hasta 200mA o que requieran tensiones de hasta 40Vdc con una ganancia hasta de 300 MHz.
TRANSISTOR BJT BC547B NPN 45V
El transistor BJT BC547B es un dispositivo electrónico de tipo NPN con encapsulado TO-92 de plástico con tres terminales (pines). Diseñado para aplicaciones lineales y conmutación de media potencia, destinado para propósito general capaz de disipar hasta 500mW, puede controlar dispositivos que consuman hasta 100mA o que requieran tensiones de hasta 45Vdc con una ganancia hasta de 300 MHz. Comúnmente es utilizado en aplicaciones de Protección ESD, Protección de inversión de polaridad, Protección inductiva de cargo, Protección inductiva de carga y para lógica de dirección.
TRANSISTOR BJT BC547C NPN 45V
El transistor BJT BC547C es un dispositivo electrónico de tipo NPN con encapsulado TO-92 de plástico con tres terminales (pines). Diseñado para aplicaciones lineales y conmutación de media potencia, destinado para propósito general capaz de disipar hasta 625mW, puede controlar dispositivos que consuman hasta 100mA o que requieran tensiones de hasta 45Vdc con una ganancia hasta de 300 MHz. Comúnmente es utilizado para en aplicaciones de Protección ESD, Protección de inversión de polaridad, Protección inductiva de cargo, Protección inductiva de carga y para lógica de dirección.
TRANSISTOR BJT BC556B PNP 65V
El transistor BJT BC556B es un dispositivo electrónico de tipo PNP con encapsulado TO-92 de plástico con tres terminales (pines). Diseñado para aplicaciones lineales y conmutación de media potencia, destinado para propósito general capaz de disipar hasta 625mW, puede controlar dispositivos que consuman hasta 200mA o que requieran tensiones de hasta 65Vdc con una ganancia hasta de 280 MHz.
TRANSISTOR BJT BC557B PNP 45V
El transistor BJT BC557B es un dispositivo electrónico de tipo PNP con encapsulado TO-92 de plástico con tres terminales (pines). Diseñado para aplicaciones lineales y conmutación de media potencia, destinado para propósito general capaz de disipar hasta 625mW, puede controlar dispositivos que consuman hasta 100mA o que requieran tensiones de hasta 45Vdc con una ganancia hasta de 320 MHz.
TRANSISTOR BJT BC559B PNP 30V
El transistor BJT BC559B es un dispositivo electrónico de tipo PNP con encapsulado TO-92 de plástico con tres terminales (pines). Diseñado para aplicaciones lineales y conmutación de media potencia, destinado para propósito general capaz de disipar hasta 625mW, puede controlar dispositivos que consuman hasta 100mA o que requieran tensiones de hasta 30Vdc con una ganancia hasta de 150 MHz.
TRANSISTOR BJT TIP41C NPN 100V
El transistor BJT TIP41C es un dispositivo electrónico de tipo NPN con encapsulado TO-220-3 de plástico con tres terminales (pines). Diseñado para aplicaciones de conmutación y amplificación de potencia de uso general capaz de disipar hasta 65 W, puede controlar dispositivos que consuman hasta 6 A o que requieran tensiones de hasta 100Vdc con una ganancia hasta de 3 MHz. Comúnmente es utilizado en aplicaciones de potencia y manejar bajas frecuencias.
TRANSISTOR BJT DARLINGTON TIP120 NPN 60V
El transistor BJT DARLINGTON TIP120 es un dispositivo electrónico de tipo NPN con encapsulado TO-220-3 de plástico con tres terminales (pines). Diseñado para aplicaciones de conmutación y amplificación de potencia de uso general capaz de disipar hasta 65 W, puede controlar dispositivos que consuman hasta 8 A o que requieran tensiones de hasta 60Vdc con una ganancia hasta de 1000.
REFERENCIAS
NASHELSKY, R. L. (2009). ELECTRONICA: TEORIA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS . NAUCALPAN DE JUAREZ, ESTADO DE MEXICO: PEARSON EDUCACION .
ON SEMICONDUCTOR. (20 – 07 – 2019). OBTENIDO DE HTTPS://WWW.ONSEMI.COM
RAMIREZ, J. -J. (2016). SIMBOLOS Y COMPONENTES ELECTRONICOS. CDMX: IMORI KIYS ELECTRONICA PARA LA EDUCACION.
