Componentes Esenciales de Electrónica: Transistores y Diodos
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TRANSISTORES
¿Qué son? ¿Tipos?
- Los transistores son semiconductores con 3 patillas que sirven para regular o controlar señales; permiten el paso de señales en respuesta a otras.
- Dependiendo del funcionamiento y las carácterísticas se distinguen en 4 categorías:
● Transistor Bipolar de Uníón (BJT)
[los de toda la vida, esos de colector emisor común etc]
● Transistor de Efecto de Campo, de Uníón (JFET)
● Transistor de Efecto de Campo, de Metal-Óxido-Semiconductor (MOSFET)
● Fototransistor
Transistor Bipolar -
El más común de los transistores (generalmente de germanio o silicio). - Equivale a DOS DIODOS UNIDOS en sentido opuesto. - COLECTOR, BASE, EMISOR. - Tipos de transistores bipolares: ● NPN = NoPincha = la flecha (del diodo)
NO pincha el transistor.
● PNP = Pincha = la flecha (del diodo) PINCHA el transistor.
Transistor NPN
- Intensidades:
● IB = intensidad por la base
● IC = intensidad por el colector
● IE = intensidad por el emisor
- Funcionamiento:
● Si no hay corriente de base (IB), no hay corriente entre el colector y emisor.
● Si hay corriente muy pequeña de base (IB), tenemos corriente entre colector y emisor de mayor valor que la de base.
- Funciones:
+ 1) DEJA PASAR O CORTA SEÑALES ELÉCTRICAS A PARTIR DE UNA PEQUEÑA SEÑAL DE MANDO (SIMPLEMENTE, FUNCIONA COMO UN INTERRUPTOR)
● Si NO llega corriente a la base, es como si hubiese un circuito ABIERTO entre colector y emisor (NO pasa la corriente).
● Si llega corriente a la base, es como si hubiese un circuito CERRADO entre colector y emisor (PASA la corriente).
+ 2) FUNCIONA COMO ELEMENTO AMPLIFICADOR DE SEÑALES
● Llega una señal pequeña a la base (IB) que se convierte en una señal MÁS grande entre colector y emisor (señal de salida).
● Esta es la función que tomará en electrónica analógica.
Zonas de trabajo (un transistor puede tener 3 estados o zonas de trabajo posibles en un circuito)
●
En corte:
no hay corriente en la base (IB = 0), o es demasiado pequeña; no pasa corriente entre colector y emisor (IC-E = 0).
● En activa:
deja pasar más o menos corriente entre el colector y emisor (IC-E = corriente variable), dependiendo de la corriente de base (IB).
●
En saturación:
pasa la máxima corriente posible entre colector y emisor. Aunque aumentemos la IB, no aumentará la IC-E. Es un interruptor cerrado (IC-E = corriente máxima).
Carácterísticas de los transistores
➤ Curvas de salida (emisor común)
Sirven para ver cómo responde el transistor según la corriente de base.
➤ Recta de carga
Describe cómo se comporta el transistor según la resistencia conectada.
➤ Punto de trabajo (Q)
Es el punto donde el transistor funciona de forma estable.
➤Ganancia (β o hFE)
Indica cuántas veces la corriente de salida es mayor que la de entrada.
➤ Impedancia
Es la “resistencia” que ofrece a la corriente en entrada o salida.
Montajes típicos del transistor BJT
- Base común:
● Entrada y salida EN FASE. ● No amplifica mucho. ● Se usa para señales rápidas.
- Emisor común:
● Entrada y salida con DESFASE DE 180º. ● Amplifica tensión y corriente. ● Muy usado en amplificadores.
- Colector común:
● Entrada y salida EN FASE. ● Ganancia de tensión <1. ● Sirve para adaptar impedancias.
Transistor JFET
- Un transistor controlado por voltaje, no por corriente como el BJT.
- Estructura:
● Un canal N o P.
● Dos contactos: drenador (D) y fuente (F).
● Una puerta gate (G) hecha de material contrario al canal.
- Funcionamiento: ● El voltaje en la puerta controla cuánta corriente pasa entre D y F.
- Ventajas:
Muy bajo consumo. ● Muy pequeño. ● Ideal para circuitos integrados.
Transistor MOSFET
- Un transistor de efecto de campo que se activa por tensión en la puerta (G).
- Ventajas:
Consume muy poca energía y tiene muy poca pérdida. ● Se usa en ordenadores, móviles, relojes, juguetes, etc.
- Estructura:
Sustrato semiconductor. ● Drenador (D) y fuente (F). ● Capa de óxido aislante. ● Puerta metálica.
- Tipos:
De enriquecimiento -> necesita tensión para crear el túnel. ● De empobrecimiento -> ya tiene canal sin tensión.
Fototransistores
- Transistores que se pueden activar por luz.
- Funcionamiento:
Como transistor normal. ● Como sensor de luz (la luz hace de corriente de base [IB])
- Son más sensibles que los fotodiodos y se usan en: ● Opto-switches. ● Lectores de tarjetas. ● Control de iluminación.
DIODOS Y DIODO ZENER
SEMICONDUCTORES
Un semiconductor es un material que conduce la electricidad mejor que un aislante pero peor que un conductor.
Su conductividad puede controlarse añadiendo impurezas (dopaje).
TIPOS:
TIPO P:
Se obtiene añadiendo elementos trivalentes.
Provoca falta de electrones.
Aparecen huecos.
Los huecos son los portadores mayoritarios de corriente.
TIPO N:
Se obtiene añadiendo elementos pentavalentes.
Provoca exceso de electrones.
Los electrones son los portadores mayoritarios.
La corriente en un semiconductor es:
I = In + Ip
In = corriente de electrones
Ip = corriente de huecos
DIODO
Un diodo es un componente electrónico formado por la uníón de:
Un semiconductor tipo
PUn semiconductor tipo N
Esta uníón se llama Unión PN.
PARTES DEL DIODO:
Ánodo (A) -> lado P
Cátodo (K) -> lado N
El diodo permite el paso de corriente en un solo sentido.
FUNCIONAMIENTO DEL DIODO
Polarización DIRECTA (PD):
Se conecta:
Positivo al Ánodo
Negativo al Cátodo
Entonces:
VA > VK
El diodo conduce corriente.
Se comporta como un interruptor cerrado.
Tensión UMBRAL:
Es la tensión mínima necesaria para que el diodo conduzca.
Esta entre:
0,2V y 1,4V
Si no se alcanza esta tensión el diodo no conduce.
Polarización INVERSA (PI):
Se conecta:
Positivo al Cátodo
Negativo al Ánodo
Entonces:
VA <= VK
El diodo no conduce corriente.
Se comporta como un interruptor abierto.
Se crea una zona sin cargas llamada zona de carga.
CORRIENTE INVERSA DE Saturación (I0):
Aunque el diodo este en polarización inversa existe una corriente muy pequeña.
Depende de la temperatura.
Si la temperatura aumenta entonces I0 aumenta.
Tensión DE RUPTURA:
Si la tensión inversa aumenta mucho el diodo se rompe y empieza a conducir bruscamente.
En diodos normales esto es peligroso.
DIODO ZENER
Es un diodo especial diseñado para trabajar en polarización inversa en la zona de ruptura sin estropearse.
Sirve para:
Regular la tensión
Estabilizar el voltaje
Mantiene el voltaje constante aunque cambie la corriente.
FUNCIONAMIENTO DEL DIODO ZENER:
EN DIRECTA:
Funciona como un diodo normal.
Conduce corriente.
EN INVERSA:
Tiene 3 zonas de funcionamiento.
ZONA 1:
Polarización directa.
Conduce como diodo normal.
ZONA 2:
Polarización inversa sin regulación.
No conduce.
Se comporta como interruptor abierto.
ZONA 3:
Zona Zener o zona de regulación.
Cuando la tensión inversa alcanza el valor Vz:
El diodo empieza a conducir.
El voltaje se mantiene constante:
V = Vz
Aunque la corriente aumente.
CORRIENTE DEL ZENER (Iz):
Debe cumplirse:
Izmin <= Iz <= Izmax
Si: => Iz < Izmin -> no regula / / Iz > Izmax -> se quema
RESISTENCIA LIMITADORA:
Se coloca en serie con el diodo Zener para:
Limitar la corriente
Evitar que se destruya
FRASE DE EXAMEN:
El diodo Zener es un semiconductor diseñado para trabajar en polarización inversa dentro de la zona de ruptura donde mantiene constante la tensión en sus bornes utilizándose como regulador de voltaje.