Transistores Bipolares NPN y PNP: Funcionamiento y Aplicaciones
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Transistores Bipolares: NPN y PNP
¿Qué es un transistor bipolar?
Un transistor bipolar está formado por dos uniones PN. Para que funcione como un transistor y no como dos diodos, se deben cumplir dos condiciones:
- La zona de la base debe ser muy estrecha.
- El emisor debe estar muy dopado.
Normalmente, el colector está muy poco dopado y es mucho mayor que la base y el emisor.
Características de un Transistor NPN
Para entender el funcionamiento de un transistor NPN, necesitamos conocer tres tensiones y tres corrientes:
- Corrientes: IC (corriente de colector), IB (corriente de base), IE (corriente de emisor)
- Tensiones: VCE (tensión colector-emisor), VBE (tensión base-emisor), VCB (tensión colector-base)
En la práctica, basta con conocer dos corrientes (IC e IB) y dos tensiones (VCE y VBE).
Las otras dos se pueden obtener fácilmente mediante las siguientes relaciones:
- IE = IC + IB
- VCB = VCE - VBE
Efecto Transistor
El efecto transistor se refiere a la capacidad de conducción de corriente entre el colector y el emisor (C-E), la cual es proporcional a la corriente de base. El factor de proporcionalidad se llama ganancia del transistor (β o hFE).
Usos del Transistor NPN
Como Interruptor
Un transistor NPN puede usarse para sustituir un interruptor principal. La corriente de base debe ser suficiente para asegurar que el transistor opere en la zona de saturación.
Ventajas
- No hay desgaste mecánico.
- Ausencia de chispas.
- Rapidez de conmutación.
- Permite el control desde un sistema lógico.
Este uso es común en electrónica de potencia y electrónica digital.
Como Fuente de Corriente (Amplificador)
En la resistencia de colector RC (por ejemplo, un altavoz), se obtiene una copia amplificada de la señal de entrada UE (por ejemplo, música). El punto de funcionamiento del transistor cambia "al ritmo de la música".
Es importante destacar la presencia de un nivel de continua indeseable. Para evitarlo, es necesario polarizar el transistor para que siempre se comporte como una fuente de corriente dependiente, donde IC = f(IB).
Transistor Bipolar PNP
Un transistor PNP también está formado por dos uniones PN, pero en este caso, con dos regiones P y una N.
Al igual que en el transistor NPN, para que funcione como transistor, se deben cumplir dos condiciones:
- La zona de la base debe ser muy estrecha.
- El emisor debe estar muy dopado.
Normalmente, el colector está muy poco dopado y es mucho mayor.
Características de un Transistor PNP
De forma similar al NPN, necesitamos conocer tres tensiones y tres corrientes:
- Corrientes: IC, IB, IE
- Tensiones: VEC (tensión emisor-colector), VEB (tensión emisor-base), VBC (tensión base-colector)
En la práctica, basta con conocer IC, IB, VEC y VEB.
Las otras dos se obtienen fácilmente:
- IE = IC + IB
- VBC = VEC - VEB
Usos del Transistor PNP
Como Interruptor
Al igual que el NPN, un transistor PNP puede sustituir un interruptor principal. La corriente de base (que ahora circula en sentido contrario) debe ser suficiente para asegurar la zona de saturación.
Como Fuente de Corriente (Amplificador)
En RC (por ejemplo, un altavoz) obtenemos una copia de UE (por ejemplo, música), pero desfasada 180º. Cuando UE aumenta, IB disminuye y viceversa.
Aplicaciones de los Transistores
El uso del transistor como interruptor se estudia en profundidad en electrónica de potencia y electrónica digital.
El uso del transistor como amplificador se estudia en electrónica analógica.
Los transistores bipolares NPN y PNP son bastante intercambiables y constructivamente similares. Se diferencian principalmente en la rapidez: el transistor NPN funciona con electrones, mientras que el PNP lo hace con huecos (portadores mayoritarios del emisor en cada caso).
Parámetros de los Fabricantes de Transistores Bipolares
Los fabricantes de transistores proporcionan los siguientes parámetros:
- IC-MAX: Corriente máxima de colector.
- VCE-MAX: Tensión máxima colector-emisor.
- PMAX: Potencia máxima.
- VCE-SAT: Tensión colector-emisor de saturación.
- hFE o β: Ganancia.
Fototransistor
En un fototransistor, la luz (fotones de una cierta longitud de onda) incide en la zona de la base, desempeñando el papel de la corriente de base. El terminal de base puede estar presente o no.
No confundir con un fotodiodo.