Transistores BJT:una introducción al diseño de equipos electrónicos livianos

Un estudio sobre la historia de la electrónica señalará que la invención de los transistores fue crucial para la humanidad. Los transistores están disponibles para reemplazar los tubos de vacío voluminosos, de alto consumo energético y de baja eficiencia.

Actualmente, usamos transistores ya sea para amplificación o conmutación en circuitos electrónicos.

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

¿Qué es un transistor BJT?

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 base se amplifica en el terminal colector del transistor. Sin embargo, requiere algo de alimentación de CC para amplificar la señal.

Configuración de Transistores BJT

Fig. 2:Componentes electrónicos en una placa de circuito

Un BJT es un dispositivo de conmutación o amplificación de tres terminales crítico en los circuitos electrónicos. Dependiendo del portador de carga principal, 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 tanto para la entrada como para la salida para superar un terminal de salida adicional.

Las siguientes tres son las posibles configuraciones de BJT.

Transistores BJT: La configuración del 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 común del recopilador

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

La configuración base común

La configuración de base común utiliza el terminal base para las señales de entrada y salida. La configuración base estándar solo tiene ganancia de voltaje pero no ingreso de corriente.

Características BJT

Fig. 3:Diagrama de un circuito con transistores

Las tres configuraciones BJT dan como resultado diferentes circuitos con diferentes características. Las características más importantes incluyen las impedancias de entrada y salida, la corriente y las ganancias de voltaje.

Características	Base común	Emisor común	Coleccionista común
Ganancia de potencia	Bajo	Muy alto	Medio
Ganancia actual	Bajo	Medio	Alto
Ganancia de tensión	Alto	Medio	Bajo
Ángulo de fase	0°	180°	0°
Impedancia de salida	Muy alto	Alto	Bajo
Impedancia de entrada	Bajo	Medio	Alto

La configuración estándar del emisor es la configuración BJT más común. Por lo tanto, sus buenas ganancias de potencia, voltaje 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 principales portadores de carga en su estructura. Como resultado, tenemos 

• BJT PNP:transistores con orificios como principales portadores de carga
• NPN BJT:transistores que utilizan electrones como principales portadores de carga.

Los transistores NPN son más populares que los PNP porque 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 alimenta los portadores de carga positiva en los transistores PNP, que pasan a través de la base y hacia el colector.

De esta forma, 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 consiste en dopar 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 negativa se mueven de la valencia a las bandas de conducción cuando están suficientemente excitados. En consecuencia, habrá cierto flujo de corriente a través de la región del semiconductor de tipo N.

El área de trabajo del transistor BJT

Fig. 5:una placa de circuito electrónico

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

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

Región activa

Aquí, el transistor funciona como un amplificador.

Ic =𝞫.Ib

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

Región de saturación

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

Ic =I(Saturación)

Región de corte

Aquí, el transistor está completamente APAGADO, con un voltaje base menor que los voltajes del colector y del 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 utiliza en circuitos amplificadores como amplificadores o como moduladores
• Además, operan 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
• Finalmente, 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. Como resultado, es posible que los haya visto pero no haya entendido cómo funcionan.

Esperamos que este artículo haya aclarado algunos misterios en torno a los BJT y le haya abierto las puertas para continuar con su proyecto.

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