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Blog Arduino, LabVIEW y Electrónica

Transistores BJT

BJT Transistor
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¿Qué es un Elemento Activo?

Elementos activos son aquellos componentes de los circuitos que tienen capacidad para controlar corriente.

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TRANSISTOR BJT

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Los transistores bipolares se denominan bipolares porque el flujo principal de corriente a través de ellos tiene lugar en dos tipos de material semiconductor: P y N, ya que la corriente principal va del emisor al colector (o viceversa). En otras palabras, dos tipos de portadores de carga (electrones y agujeros) comprenden esta corriente principal a través del transistor

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El transistor de union bipolar (conocido por las siglas BJT, del inglés Bipolar Junction Transistor), es un dispositivo semiconductor que se aplica como interruptor controlado o como aplificador para corriente en circuitos de electrónica de potencia. Es un dispositivo electrónico de estado sólido, formado por dos uniones PN cercanas entre sí.

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Como podemos comprender, la corriente de control y la corriente controlada siempre se combinan a través del cable del emisor, y sus corrientes fluyen en la dirección de la flecha del transistor. Esta es la primera y más importante regla en el uso de transistores: todas las corrientes deben ir en las direcciones adecuadas para que el dispositivo funcione como un regulador de corriente. La corriente de control pequeña generalmente se conoce simplemente como la corriente de base porque es la única corriente que atraviesa el cable de base del transistor. Por el contrario, la corriente grande y controlada se conoce como la corriente del colector porque es la única corriente que atraviesa el cable del colector. La corriente del emisor es la suma de las corrientes de la base y del colector, de conformidad con la Ley de Corriente de Kirchhoff.

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Ninguna corriente a través de la base del transistor apaga el transistor como un interruptor abierto y evita la corriente a través del colector. Una corriente base enciende el transistor como un interruptor cerrado y permite una cantidad proporcional de corriente a través del colector. La corriente del colector está limitada principalmente por la corriente base, independientemente de la cantidad de voltaje disponible para empujarlo.

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ESTRUCTURA DE LOS 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.

Transistor BJT

 

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De MOSFET:

  • Impedancia de entrada muy alta.
  • Control total por voltaje.

De BJT:

  • Pocas pérdidas de conducción cuando está activo.
  • No tiene problemas de segunda ruptura.
  • Muy alta capacidad de manejo de corriente.
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APLICACIONES

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  • Su versatilidad lo hace ideal para el control de corriente directa (D.C.).
  • Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés .
  • Funciona como interruptor electrónico y también a pila.
  • 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
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En principio, un transistor IGBT es la suma de un transistor MOSFET con un BJT, este semiconductor de potencia de tres terminales funciona solamente con voltaje positivo, el cual fluye desde la terminal colectora hasta el emisor, tal como en los transistores BJT, y se debe suministrar un voltaje en la terminal de la puerta (Gate) para que realice su función; lo más importante de los IGBT es que puede generar grandes potencias con un mínimo de voltaje suministrado.

Estructuralmente se encuentra formado por obleas dopadas de tipo N y de tipo P que forman 4 capas de union PN, esto reduce la resistencia, haciendo menor el voltaje en la conducción.

Te muestro a continuación una comparativa del comportamiento de los diferentes transistores:

Cuadro comparativo de transistores

La diferencia es enorme entre unos y otros, a pesar de que la velocidad de conmutación es más eficiente en los MOSFET, seguimos creyendo que la opción más viable en cuanto a consumo de funcionamiento/demanda de potencia, es el transistor IGBT.

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