Rovamasi: Electrónica básica: TRANSISTORES NPN Y PNP

Símbolo de los transistores NPN y PNP

El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. Los transistores bipolares se usan generalmente en electrónica analógica. También en algunas aplicaciones de electrónica digital como la tecnología TTL o BICMOS. Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha.

De esta manera quedan formadas tres regiones (Nombre de terminales):

Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga.
Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
Colector, de extensión mucho mayor.

Los transistores de tipo NPN aquellos que tienen más N en su nombre, esto quiere decir que utilizan “partículas” subatómicas de signo Negativo para transportar la corriente.

Y que los de tipo PNP, es decir, aquellos con más P en su nombre, por lo que utilizan “partículas” subatómicas de signo Positivo para transportar la corriente.

Esta diferencia es importante porque la forma de conectar estos transistores depende de si son de tipo NPN o PNP, debido a que los signos de voltaje de entrada difieren dependiendo del tipo de transistor. Otra diferencia es el material con el que están elaborados ya que generalmente los PNP se construyen con Germanio mientras los NPN más comúnmente son construidos con Silicio.

Ventajas:

Regula el flujo de corriente o de tensión actuando como un interruptor o amplificador para señales electrónicas.
Su consumo de corriente es mucho menor con lo que también es menor su producción de calor.
Su tamaño es también menor. Esto permite una drástica reducción de tamaño.
Las tensiones de alimentación son de 10 voltios con lo que los demás elementos de circuito también pueden ser de menor tamaño al tener que disipar mucho menos calor y soportar tensiones mucho menores.
El transistor es un elemento constituido fundamentalmente por silicio o germanio. Su vida media es prácticamente ilimitada y en cualquier caso muy superior a la del tubo de vacío.

A partir de este punto nos centramos en el estudio de los transistores bipolares NPN, siendo el comportamiento de los transistores PNP totalmente análogo.

El emisor en un transistor NPN es la zona semiconductora más fuertemente dopada con donadores de electrones, siendo su ancho intermedio entre el de la base y el colector. Su función es la de emitir electrones a la base. La base es la zona más estrecha y se encuentra débilmente dopada con aceptores de electrones. El colector es la zona más ancha, y se encuentra dopado con donadores de electrones en cantidad intermedia entre el emisor y la base.

Condiciones de funcionamiento

Las condiciones normales de funcionamiento de un transistor NPN se dan cuando el diodo B-E se encuentra polarizado en directa y el diodo B-C se encuentra polarizado en inversa. En esta situación gran parte de los electrones que fluyen del emisor a la base consiguen atravesar ésta, debido a su poco grosor y débil dopado, y llegar al colector.

El transistor posee tres zonas de funcionamiento:

Zona de saturación: El diodo colector está polarizado directamente y es transistor se comporta como una pequeña resistencia. En esta zona un aumento adicionar de la corriente de base no provoca un aumento de la corriente de colector, ésta depende exclusivamente de la tensión entre emisor y colector. El transistor se asemeja en su circuito emisor-colector a un interruptor cerrado.
Zona activa: En este intervalo el transistor se comporta como una fuente de corriente, determinada por la corriente de base. A pequeños aumentos de la corriente de base corresponden grandes aumentos de la corriente de colector, de forma casi independiente de la tensión entre emisor y colector. Para trabajar en esta zona el diodo B-E ha de estar polarizado en directa, mientra que el diodo B-C, ha de estar polarizado en inversa.
Zona de corte: El hecho de hacer nula la corriente de base, es equivalente a mantener el circuito base emisor abierto, en estas circunstancias la corriente de colector es prácticamente nula y por ello se puede considerar el transistor en su circuito C-E como un interruptor abierto.

Los transistores se usan en su zona activa cuando se emplean como amplificadores de señales. Las zonas de corte y saturación son útiles en circuitos digitales.

Aplicaciones de los Transistores:

Los transistores tienen multitud de aplicaciones, entre las que se encuentran:

Amplificación de todo tipo (radio, televisión, instrumentación)
Generación de señal (osciladores, generadores de ondas, emisión de radiofrecuencia)
Conmutación, actuando de interruptores (control de relés, fuentes de alimentación conmutadas, control de lámparas, modulación por anchura de impulsos PWM)
Detección de radiación luminosa (foto transistores)

Curva característica