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Transistores BJT: Una introducción al diseño de equipos electrónicos ligeros

Transistores BJT-Un estudio sobre la historia de la electrónica señalará que la invención de los transistores fue crucial para la humanidad. Los transistores vienen a sustituir a los voluminosos tubos de vacío, que consumen mucha energía y son poco eficientes. 

Actualmente, utilizamos los transistores para la amplificación o la conmutación en los circuitos electrónicos. 

Consulte este artículo para saber más sobre los transistores de unión bipolar, sus configuraciones y aplicaciones.

¿Qué es un transistor BJT?

Transistores BJT 1

Fig. 1: Un transistor de potencia NPN

Un transistor de unión bipolar (BJT) es un dispositivo semiconductor controlado por corriente que consta de dos uniones n-p. 

Tiene tres terminales: la base, el emisor y el colector. Dependiendo de la disposición n-p, un BJT utiliza los huecos o los electrones como portadores de carga primarios. 

La aplicación de una señal en el terminal de la base sufre una amplificación en el terminal del colector del transistor. Sin embargo, para que amplifique la señal se necesita una cierta potencia de corriente continua.

Configuración de los transistores BJT

Transistores BJT 2

Fig. 2: Componentes electrónicos en una placa de circuito

Un BJT es un dispositivo de conmutación o amplificación de tres terminales, fundamental en los circuitos electrónicos. Dependiendo del portador de carga primario, es posible desarrollar dos configuraciones de transistores de unión bipolar. 

Por lo tanto, en los transistores de unión bipolar, tenemos dos entradas, pero es imposible tener dos salidas ya que es un dispositivo de tres terminales. 

Uno de los terminales es común para la entrada y la salida para superar un terminal de salida adicional.

Las tres siguientes son las posibles configuraciones de BJT.    

 Transistores BJT: La configuración de emisor común

Aquí, aplicamos la señal de entrada entre la unión base-emisor y la salida de la unión colector-emisor. Por lo tanto, el emisor invierte la señal de entrada.

 Transistores BJT: La configuración de colector común

Esta configuración aplica la entrada entre la unión base-colector mientras toma la salida de la esquina colector-emisor. 

La configuración de base común

La configuración de base común utiliza el terminal de base tanto para las señales de entrada como de salida. Transistores BJT-La configuración de base común sólo tiene ganancia de tensión pero no tiene ingreso de corriente.

Características del BJT

Transistores BJT 3

Fig. 3: Diagrama de un circuito con transistores 

Las tres configuraciones de BJT dan lugar a circuitos diferentes con características distintas. Las características más importantes son las impedancias de entrada y salida, las ganancias de corriente y de tensión. 

CaracterísticasBase comúnEmisor comúnColector común
Ganancia de potenciaBajaMuy altaMedia 
Ganancia de corrienteBajoMedioAlta
Ganancia de tensiónAltaMedioBajo
Ángulo de fase180°
Impedance de SalidaMuy altaAltaBaja
Impedancia de entradaBajaMediaAlta

La configuración de emisor estándar es la más común de los BJT. Por ello, sus buenas ganancias de potencia, tensión y corriente mejoran la amplificación del circuito.

Tipos de transistores BJT

Fig. 4: Un técnico revisando una placa de circuito electrónico

Los transistores de unión bipolar se clasifican según los portadores de carga principales en su estructura. Así, tenemos 

PNP BJTs- Transistores con agujeros como portadores de carga principales

NPN BJTs- Transistores que utilizan electrones como portadores de carga principales.

Los transistores NPN son más populares que los PNP ya que ofrecen una mejor amplificación. Los transistores NPN tienen más electrones en su estructura, y los electrones tienen mayor movilidad que los huecos.  

Transistores BJT: Transistores de unión bipolar PNP

Un transistor PNP es un transistor de unión bipolar que consiste en dopar un material de tipo N entre dos materiales semiconductores de tipo P. El emisor suministra los portadores de carga positivos en los transistores PNP, que pasan a través de la base y hacia el colector. 

De este modo, la base controla el número de portadores de carga que pasan del emisor al colector.

Transistores de unión bipolar NPN

Un transistor NPN es un transistor de unión bipolar que implica el dopaje de un material semiconductor de tipo P entre dos materiales de tipo N. En este caso, la mayoría de los portadores de carga son electrones libres. 

Los portadores de carga negativos se mueven de la banda de valencia a la de conducción cuando están suficientemente excitados. En consecuencia, habrá un cierto flujo de corriente a través de la región semiconductora de tipo N.

La zona de trabajo del transistor BJT

Fig. 5: Una placa de circuito electrónico 

Los transistores actúan técnicamente como interruptores o dispositivos de amplificación en los circuitos electrónicos. Los transistores de unión bipolar son dispositivos activos de tres terminales que pueden conducir o no dependiendo de la polarización de la puerta. 

Por lo tanto, veamos las zonas de trabajo de un BJT

Región activa

Aquí, el transistor funciona como un amplificador. 

Ic = .Ib

 es la relación entre las corrientes de colector y de base y proporciona la ganancia de corriente para un transistor de emisor común.

Región de saturación

El transistor está totalmente encendido, con sus uniones base-colector y base-emisor en modo de polarización de avance. 

Ic = I(Saturación)

Región de corte

Aquí, el transistor está totalmente apagado, con su tensión de base siendo menor que las tensiones de colector y emisor.

Ic=0 

Transistores BJT: Aplicaciones de los BJT

En primer lugar, los transistores de unión bipolar funcionan como demoduladores o detectores

En segundo lugar, se utilizan en circuitos amplificadores como amplificadores o se utilizan como moduladores

También, hacen funcionar osciladores y multivibradores

Además, son circuitos de recorte críticos para la formación de ondas

Además, los BJT también son críticos en los circuitos de retardo de tiempo

Por último, los BJT operan en circuitos de conmutación electrónica

Conclusión

Los transistores de unión bipolar son componentes electrónicos críticos que requieren una comprensión profunda de un circuito. Por ello, es posible que los haya visto pero no haya entendido cómo funcionan. 

Esperamos que este artículo haya despejado algún misterio en torno a los BJT y le haya abierto las puertas para seguir adelante con su proyecto.

Para obtener más información, aclaraciones o asistencia sobre electrónica, póngase en contacto con nuestros expertos. 

Hommer Zhao
Olá, sou o Hommer, fundador do WellPCB. Até agora, temos mais de 4.000 clientes em todo o mundo. Qualquer dúvida pode ficar à vontade para entrar em contato comigo. Desde já, obrigado.

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