tercer corte

TERCER CORTE


TRANSISTOR BJT

La Figura 1 muestra el símbolo de un transistor bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor), con la nomenclatura habitual de sus terminales.

Figura 1: Símbolo y tipos de transistor BJT

Internamente, el BJT se compone de tres capas de silicio, según la configuración mostrada en la Figura 2.

 REGION DE CORTE

Como elemento básico para la discusión en este apartado se va a emplear el circuito de la Figura 5.

Figura 5: Transistor BJT polarizado en la región de corte

En el circuito de la Figura 5:

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En este caso las dos uniones están polarizadas en inversa, por lo que existen zonas de deplección en torno a las uniones BE y BC. En estas zonas no hay portadores de carga móviles, por lo tanto, no puede establecerse ninguna corriente de mayoritarios. Los portadores minoritarios sí pueden atravesar las uniones polarizadas en inversa, pero dan lugar a corrientes muy débiles. Por lo tanto, un transistor en corte equivale a efectos prácticos, a un circuito abierto.

A partir de esta definición, se pueden deducir fácilmente los modelos matemático y circuital simplificados para este estado. El transistor BJT en la región de corte se resume en la Figura

Figura Modelo del en corte para señales de continua

Obviamente, en estos modelos no se tiene en cuenta el efecto de las corrientes de fuga de las dos uniones, y sólo son válidos para realizar una primera aproximación al comportamiento de un circuito.

EJEMPLO 1: Calcular las tensiones V_BE, V_BC y V_CE así como las corrientes I_B, I_C e I_E del circuito de la figura 7, cuando E_B = 0 V.

Figura 7: Circuito del ejemplo 1

SOLUCIÓN: La base del transistor está conectada a la fuente a través de una resistencia R_B. Puesto que la diferencia de potencial entre los extremos del generador es nula, no puede polarizarse la unión BE en directa, por lo que el transistor está en corte, es decir:

V_BC = V_BE - V_CE = 0 - 10 = - 10 V

Pueden obtenerse los mismos resultados si se sustituye el transistor en el circuito por su modelo equivalente:

2.2 REGION ACTIVA NORMAL

Para facilitar el estudio y comprensión de los fenómenos que suceden cuando se polariza el transistor en RAN, se va a analizar en primer lugar el comportamiento del transistor en las situaciones descritas en la Figura 8 a) y b).

Figura 8: Transistor NPN.

En la Figura 8 a), como la tensión E_C está aplicada al colector, la unión base-colector estará polarizada en inversa. A ambos lados de la unión se creará la zona de deplección, que impide la corriente de portadores mayoritarios. No existirá corriente de colector significativa, y el transistor se encontrará operando en la región de corte.

En el caso de la Figura 8 b), la fuente E_B polariza la unión base-emisor en directa, que se comporta como un diodo normal, es decir, la zona P inyecta huecos en la zona N, y esta electrones en aquella. Si el dopado de la base es muy inferior al del emisor, la inyección de huecos será muy inferior a la de electrones, y se puede describir el proceso así: el emisor inyecta electrones en la base. Estos se recombinan con los huecos que provienen de la fuente de alimentación y se crea una corriente I_B. En este caso el colector no entra en juego.

La operación en RAN se da cuando la unión BE se polariza en directa y la BC en inversa. Los tres puntos característicos de esta región de operación son:

1. Corriente de colector no nula: conducción a través de la unión BC pese a que está polarizada en inversa.
2. La corriente de base es muy inferior a la de colector.
3. La corriente de colector es proporcional a la corriente de base.

Figura 9: Transistor NPN en RAN.

Conducción a través de la unión BC

En el circuito de la Figura 9 la unión BE se polariza en directa, mientras que si E_C es mayor que E_B, la unión BC estará en inversa, luego no debería circular corriente a través de esta última. Lo que sucede es que el emisor (tipo N) inyecta electrones en la base (tipo P), en la que los portadores mayoritarios son los huecos, y los minoritarios son los electrones. Como se explicó anteriormente, una unión PN en inversa bloquea el paso de mayoritarios, pero no de minoritarios (que constituyen la corriente de fuga en inversa). Por lo tanto, los electrones inyectados desde el emisor a la base, atraídos por el potencial positivo aplicado al colector, pueden atravesar la unión BC, y dar origen a la corriente de colector I_C. Mediante el emisor, se inunda la base de electrones, aumenta drásticamente el número de portadores minoritarios del diodo base-colector, con lo que su corriente inversa aumenta también.

Así que la primera contradicción queda resuelta. El diodo BC no conduce realmente en inversa, sino que sus corrientes de fuga se equiparan con la corriente normal gracias al aporte de electrones que provienen del emisor.