Funcionalidad básica de un transistor PNP
La conexión básica de un transistor PNP se muestra en la siguiente figura.
Veamos los efectos del principio de funcionamiento del transistor en la conexión emisor-base. Esto está orientado hacia adelante y si el colector flota hacia la izquierda , la mayoría de los portadores (agujeros) del emisor se difunden hacia la base, y la mayoría de los portadores (electrones) de la base se difunden hacia el emisor.
Ahora, si el colector base tiene polarización inversa y el emisor permanece flotante, el ancho de la capa de agotamiento en la unión colector-base aumenta; por lo tanto, no existe flujo de accionistas mayoritarios. Sin embargo, existe un flujo de corriente debido a los transportistas minoritarios generados térmicamente.
Consideremos ahora el funcionamiento de un transistor PNP cuya unión base-emisor está polarizada en directa y su unión base-colector está polarizada en inversa. Muchos portadores mayoritarios (huecos, digamos X en el emisor y electrones, Y en la base) se difunden a través de la unión p-n con polarización directa.
Por lo tanto, la corriente total que fluye a través de esta conexión es la suma de la corriente de difusión de huecos y la corriente de difusión de electrones. Esta corriente total se llama corriente del emisor y se denota por I. E ,
Corriente del emisor I E = I P (x) + I N (J)
Dado que la zona central, es decir, la base, es muy fina y está ligeramente dopada, la mayoría de los portadores de carga que emanan del emisor tienen pocas posibilidades de recombinarse en la base y llegar al colector a través de la zona de la base. Sólo unos pocos portadores de carga mayoritarios (x) se pierden por recombinación. En la práctica, aproximadamente el 2% de los portadores de carga mayoritarios se difunden en la base y se recombinan con los electrones.
La pérdida total de electrones (Y+y) es el flujo de un número igual de electrones desde el terminal negativo de una batería DC V EE hacia la base. La base a través de tales electrones forma la corriente de base I b. Por lo tanto, la magnitud de la corriente de base IB es muy pequeña y es del orden de microamperios.
Si X(=y) es el número de huecos que se combinan con los electrones, entonces la pérdida del número total de huecos en el emisor es (X+x). Esta pérdida implica el flujo de un número igual de electrones desde el emisor al terminal positivo de la batería DC V EE . Estos electrones van desde el emisor al terminal positivo de la batería DC V EE . Estos electrones se liberan de los enlaces covalentes de los átomos del cristal en el emisor y se crea un número igual de agujeros.
El potencial V CCC en la sección derecha es tal que los portadores que llegan a esta sección se sienten ligeramente atraídos cuando la corriente comienza a fluir. Esta corriente se llama corriente de colector Ic y es casi igual a la corriente de emisor.
La corriente del colector también tiene un segundo componente de corriente. Esta corriente se debe a portadores minoritarios llamados corriente de saturación inversa; El ICBO fluye a través de un diodo colector con polarización inversa. Por lo tanto, la corriente del colector IC es la suma de la corriente de fuga I CBO y la corriente restante del emisor (= I E (Xy) ).
= L C(Xy) + L CBO
Cuantas más portadoras haya del emisor al colector, mayor será la ganancia de potencia del dispositivo. La base debe ser muy delgada y la interfaz base-colector grande. Por lo tanto, la corriente del colector es sólo ligeramente superior a la corriente del emisor.
Si aplicamos la ley de corrientes de Kirchhoff al transistor, obtenemos
Funcionalidad básica del transistor NPN
La figura anterior muestra el transistor NPN con polarización directa en la conexión base-emisor y polarización inversa en la conexión base-colector. El voltaje de polarización directa V EE hace que los portadores mayoritarios (electrones) en el emisor de tipo n se difundan hacia la base y los orificios se difundan desde la base hasta el emisor.
El flujo de cargas mayoritarias forma la corriente emisora. A medida que estos electrones fluyen a través de la base tipo p, tienden a combinarse con huecos. Debido a que la base está ligeramente dopada y es delgada, sólo unos pocos electrones se combinan con los huecos. Como la base está ligeramente dopada y es delgada, sólo unos pocos electrones se combinan con los huecos y forman la corriente de base I b.
Los electrones restantes ingresan a la región del colector y forman la corriente I C. Esta corriente de colector también se llama corriente inyectada porque es generada por electrones inyectados desde la región emisora.
La corriente del emisor es la suma de la corriente del colector y la corriente de base.
Puntos para recordar
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La corriente del emisor de un transistor consta de dos componentes: corriente de base y corriente de colector.
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La corriente de base es una pequeña fracción de la corriente del emisor, aproximadamente el 2% de la corriente del emisor, y la corriente del colector es aproximadamente el 98%.
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La corriente del colector surge principalmente de los electrones inyectados (portadores mayoritarios) del emisor. La corriente del colector también tiene un segundo componente debido a los portadores minoritarios generados térmicamente, llamado corriente de saturación inversa.
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La conexión emisor-base siempre tiene polarización directa y la conexión colector-base siempre tiene polarización inversa.
Conclusión
En resumen, la forma en que funcionan los transistores PNP y NPN es la base de los circuitos electrónicos. Estos dispositivos nos permiten controlar y amplificar señales eléctricas, lo que los hace esenciales en la tecnología moderna. Ya sea amplificando señales de audio en sus auriculares o procesando datos en su computadora, los transistores son los héroes anónimos de la era digital. Comprender los principios descritos en este artículo le ayudará a comprender mejor la magia que ocurre dentro de sus dispositivos electrónicos.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la principal diferencia entre los transistores PNP y NPN?
La principal diferencia está en los materiales semiconductores con los que están fabricados. Los transistores PNP utilizan material tipo P para el emisor y el colector, mientras que los transistores NPN utilizan material tipo N para estas áreas.
¿Por qué la corriente de base en los transistores es tan baja?
La corriente de base se mantiene intencionalmente pequeña para garantizar que la mayoría de los portadores mayoritarios (electrones o huecos) fluyan desde el emisor al colector, lo que permite la amplificación. Sólo una pequeña parte de estos portadores forma la corriente de base.
¿Qué causa la corriente del colector en un transistor?
La corriente del colector se compone principalmente de electrones inyectados desde el emisor, la mayoría de los cuales son portadores. Además, existe un componente más pequeño, la llamada corriente de saturación de bloqueo, que resulta de portadores minoritarios generados térmicamente en la conexión colector-base.