transistor y tiristor
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7/24/2019 Transistor y Tiristor
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Transistor de Unin Bipolar (BJT)
Es un dispositivo electrnico de tres terminales, formado por un cristal de silicio en el
que se crea una regin de tipo nentre dos tipop, o bien una tipopentre dos tipo n. en el primer
caso el transistor se denomina p-n-p y en el segundo n-p-n.
Las tres regiones que se forman y los terminales extrados desde ellas se denominan de la
siguiente forma:
E: Emisor.Es una regin muy dopada. Su nombre se debe a que funciona como emisor
de los portadores de carga. Cuanto ms dopa!e tenga el emisor, ms cantidad de
portadores podr aportar a la corriente.
B: Base. Es la regin central, estrec"a y poco dopada, que se encarga de controlar el
paso de portadores. Con estas caractersticas conseguimos que en esta #ona exista poca
recombinacin, y prcticamente todos los portadores que proceden del emisor pasen al
colector. $otar que si esta en #ona no es estrec"a, el dispositivo podra no funcionarcomo un transistor y "acerlo como si se tratase de dos diodos en oposicin.
C: Colector. Es la regin unida a la base, de extensin ms amplia. Cuyo ob!eto es
captar los portadores inyectados en dic"a regin desde el emisor.
Estructura del Transistor de Unin Bipolar
%n transistor de unin bipolar consiste en tres regiones semiconductoras dopadas: la regin del
emisor, la regin de la base y la regin del colector. Estas regiones son, respectivamente, tipo &,
tipo $ y tipo & en un &$&, y tipo $, tipo &, y tipo $ en un transistor $&$. Cada regin del
semiconductor est conectada a un terminal, denominado emisor 'E(, base ')( o colector 'C(,
seg*n corresponda.
La base est fsicamente locali#ada entre el emisor y el colector y est compuesta de material
semiconductor ligeramentedopadoy de alta resistividad. El colector rodea la regin del emisor,
"aciendo casi imposible para los electrones inyectados en la regin de la base escapar de ser
colectados, lo que "ace que el valor resultante de + se acerque muc"o "acia la unidad, y por eso,
otorgarle al transistor un gran .
El transistor de unin bipolar, a diferencia de otros transistores, no es usualmente un dispositivo
sim-trico. Esto significa que intercambiando el colector y el emisor "acen que el transistor de!e
de funcionar en modo activo y comience a funcionar en modo inverso. ebido a que la
estructura interna del transistor est usualmente optimi#ada para funcionar en modo activo,
intercambiar el colector con el emisor "acen que los valores de + y en modo inverso seanmuc"o ms peque/os que los que se podran obtener en modo activo0 muc"as veces el valor de
+ en modo inverso es menor a 1.2. La falta de simetra es principalmente debido a las tasas
de dopa!eentre el emisor y el colector. El emisor est altamente dopado, mientras que el
colector est ligeramente dopado, permitiendo que pueda ser aplicada una gran tensin de
reversa en la unin colector3base antes de que esta colapse. La unin colector3base est
polari#ada en inversa durante la operacin normal. La ra#n por la cual el emisor est
altamentedopadoes para aumentar la eficiencia de inyeccin de portadores del emisor: la tasa
de portadores inyectados por el emisor en relacin con aquellos inyectados por la base. &ara una
gran ganancia de corriente, la mayora de los portadores inyectados en la unin base3emisor
deben provenir del emisor.
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores) -
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El ba!o desempe/o de los transistores bipolares laterales muc"as veces utili#ados en
procesosC45Ses debido a que son dise/ados sim-tricamente, lo que significa que no "ay
diferencia alguna entre la operacin en modo activo y modo inverso.
&eque/os cambios en la tensin aplicada entre los terminales base3emisor genera que la
corriente que circula entre el emisor y el colector cambie significativamente. Este efecto puede
ser utili#ado para amplificar la tensin o corriente de entrada. Los )67 pueden ser pensadoscomo fuentes de corriente controladas por tensin, pero son caracteri#ados ms simplemente
como fuentes de corriente controladas por corriente, o por amplificadores de corriente, debido a
la ba!a impedancia de la base.
Los primeros transistores fueron fabricados de germanio,pero la mayora de los )67 modernos
estn compuestos de silicio. 8ctualmente, una peque/a parte de -stos 'los transistores bipolares
de "etero!untura( estn "ec"os de arseniuro de galio, especialmente utili#ados en aplicaciones
de alta velocidad.
Funcionamiento del Transistor de Unin Bipolar
La unin base3emisor se polari#a en directa y la unin base3colector en inversa. ebido a la
agitacin t-rmica los portadores de carga del emisor pueden atravesar la barrera de potencial
emisor3base y llegar a la base. 8 su ve#, prcticamente todos los portadores que llegaron son
impulsados por el campo el-ctrico que existe entre la base y el colector.
%n transistor $&$ puede ser considerado como dos diodos con la regin del nodo compartida.
En una operacin tpica, la unin base3emisor est polari#ada en directa y la unin base3colector
est polari#ada en inversa. En un transistor $&$, por e!emplo, cuando una tensin positiva es
aplicada en la unin base3emisor, el equilibrio entre los portadores generados t-rmicamente y el
campo el-ctrico repelente de la regin agotada se desbalancea, permitiendo a los electrones
excitados t-rmicamente inyectarse en la regin de la base. Estos electrones 9vagan9 a trav-s de
la base, desde la regin de alta concentracin cercana al emisor "asta la regin de ba!a
concentracin cercana al colector. Estos electrones en la base son llamados portadores
minoritarios debido a que la base estdopadacon material &, los cuales generan 9"uecos9 como
portadores mayoritarios en la base.
La regin de la base en un transistor debe ser constructivamente delgada, para que los
portadores puedan difundirse a trav-s de esta en muc"o menos tiempo que la vida *til del
portador minoritario del semiconductor, para minimi#ar el porcenta!e de portadores que se
recombinan antes de alcan#ar la unin base3colector. El espesor de la base debe ser menor alanc"o de difusin de los electrones.
El Alfa y Beta del transistor
%na forma de medir la eficiencia del )67 es a trav-s de la proporcin de electrones capaces de
cru#ar la base y alcan#ar el colector. El alto dopa!ede la regin del emisor y el ba!o dopa!e de la
regin de la base pueden causar que muc"os ms electrones sean inyectados desde el emisor
"acia la base que "uecos desde la base "acia el emisor. La ganancia de corriente emisor
com*n est representada por o por "fe. Esto es aproximadamente la tasa de corriente
http://es.wikipedia.org/wiki/CMOShttp://es.wikipedia.org/wiki/CMOShttp://es.wikipedia.org/wiki/CMOShttp://es.wikipedia.org/wiki/Germaniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Germaniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arseniuro_de_galiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/CMOShttp://es.wikipedia.org/wiki/Germaniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arseniuro_de_galiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores) -
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continua de colector a la corriente continua de la base en la regin activa directa y es
tpicamente mayor a ;11.
5tro parmetro importante es la ganancia de corrientebase com*n, . La ganancia de
corriente base com*n es aproximadamente la ganancia de corriente desde emisor a colector en la
regin activa directa. Esta tasa usualmente tiene un valor cercano a la unidad0 que oscila entre1.
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!!
El otro tipo de transistor de unin bipolar es el &$& con las letras 9&9 y 9$9 refiri-ndose a las
cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor. &ocos transistores usados
"oy en da son &$&, debido a que el $&$ brinda muc"o me!or desempe/o en la mayora de las
circunstancias.
Los transistores &$& consisten en una capa de material semiconductordopado$ entre dos
capas de materialdopado&. Los transistores &$& son com*nmente operados con el colector a
masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentacin a trav-s de una
carga el-ctrica externa. %na peque/a corriente circulando desde la base permite que unacorriente muc"o mayor circule desde el emisor "acia el colector.
%e&iones operati'as del transistor
Los transistores de unin bipolar tienen diferentes regiones operativas, definidas principalmente
por la forma en que son polari#ados:
%e&in Acti'a en cuanto a la polaridad:corriente del emisor = ( + 1)Ib; corriente del
colector= Ib
Cuando un transistor no est ni en su regin de saturacin ni en la regin de corte entonces est
en una regin intermedia, la regin activa. En esta regin la corriente de colector '>c( depende
principalmente de la corriente de base '>b(, de 'ganancia de corriente, es un dato del
fabricante( y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta
regin es la ms importante si lo que se desea es utili#ar el transistor como un amplificador de
se/al.
%e&in n'ersa
"#m$olo de un transistor !!.
La flec"a en el transistor &$& est en el terminal del emisor y
apunta en la direccin en la que la corriente convencional
circula cuando el dispositivo est en funcionamiento activo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores) -
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8l invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el transistor bipolar
entra en funcionamiento en modo inverso. En este modo, las regiones del colector y emisor
intercambian roles. ebido a que la mayora de los )67 son dise/ados para maximi#ar la
ganancia de corriente en modo activo, el parmetro beta en modo inverso es drsticamente
menor al presente en modo activo.
%e&in de Corte
En este caso el volta!e entre el colector y el emisor del transistor es el volta!e de alimentacin
del circuito. 'Como no "ay corriente circulando, no "ay cada de volta!e, verLey de 5"m(. Este
caso normalmente se presenta cuando la corriente de base ? 1 '>b ?1(.
e forma simplificada, se puede decir que el la unin CE se comporta como un circuito abierto,
ya que la corriente que lo atraviesa es cero.
%e&in de saturacin
%n transistor est saturado cuando: corriente de colector corriente de emisor =
corriente mxima, (Ic Ie= Imax)
En este caso la magnitud de la corriente depende del volta!e de alimentacin del circuito y de las
resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver Ley de 5"m.Se presenta
cuando la diferencia de potencial entre el colector y el emisor desciende por deba!o del valor
umbral @CE,sat. Cuando el transistor esta en saturacin, la relacin lineal de amplificacin
>c?A>b 'y por ende, la relacin >e?'B;(A>b ( no se cumple.
e forma simplificada, se puede decir que la unin CE se comporta como un cable, ya que la
diferencia de potencial entre C y E es muy prxima a cero.
Confi&uraciones del transistor
Base Com*n
8 este tipo de circuitos se les aplica la entrada por el emisor y la salida se toma del colector. El
terminal com*n a la entrada y a la salida es la base y est conectada a tierra.
Con un circuito de base com*n no vamos a conseguir ganancia en la corriente. La corriente de
emisor, que es la corriente de entrada, est formada por la suma de la corriente de base y la de
colector:
Esto implica que la corriente de colector, es decir, la corriente de salida, sea ms
pequea que la corriente de entrada. Por lo tanto, la ganancia de corriente que es el
cociente entre la corriente de salida y la de entrada, va a ser menor que la unidad y no
vamos a obtener ganancia.
La caracterstica principal de estos circuitos es que tienen mucha ganancia de tensin,
es decir, la tensin de salida va a ser mucho mayor que la tensin de entrada.
IE=IC+IB
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm -
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Colector Com*n
8 esta configuracin se la suele llamar seguidor de emisor. Con este tipo de circuitos no vamos
a conseguir una amplificacin de tensin, pero son muy buenos amplificadores de la corriente y
de a" viene su utilidad.
La entrada de se/al se produce por la base y la salida por el emisor, en ve# de por el colectorcomo en el resto de los circuitos. El terminal com*n para la entrada y la salida es el colector,
como su nombre indica. Si la unin base emisor est polari#ada directamente, el transistor va a
conducir, mientras que si est inversamente polari#ada no lo "ar.
El emisor sigue a la base, lo que quiere decir que la tensin que le apliquemos a la base va a ser
reproducida por el emisor.
Emisor Com*n
La configuracin de emisor com*n es la ms usada. En -l, el transistor act*a como un
amplificador de la corriente y de la tensin. 8parte de los efectos de amplificacin, tambi-n
invierte la tensin de se/al, es decir, si la tensin es tendente a positiva en la base pasa a ser
tendente a negativa en el colector0 pero, como estos efectos se producen con la corriente alterna.
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Transistor como nterruptor
%n transistor funciona como un interruptor para el circuito conectado al colector 'c( si se "ace
pasar rpidamente de corte a saturacin y viceversa. En corte es un interruptor abierto y en
saturacin es un interruptor cerrado. Los datos para calcular un circuito de transistor como
interruptor son: el volta!e del circuito que se va a encender y la corriente que requiere con ese
volta!e. El volta!e @cc se "ace igual al volta!e nominal del circuito, y la corriente corresponde a
la corriente >csat. Se calcula la corriente de saturacin mnima, luego la resistencia de base
mnima:
>)S87 min? >csat D b
)4ax? @onD>)sat min
onde @on es el volta!e en la resistencia de base para encender el circuito, el circuito debe usar
una )por lo menos veces menor que )max.
8dicionalmente se debe asegurar un volta!e en )de apagado @off que "aga que el circuito
entre en corte.
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La principal aplicacin de transistor como interruptor es en los circuitos e integrados lgicos,
all se mantienen traba!ando los transistores entre corte o en saturacin, en otro campo se
aplican para activar y desactivar rel-s, en este caso como la carga es inductiva 'bobina del rel-(
al pasar el transistor de saturacin a corte se presenta la 9patada inductiva9 que al ser repetitiva
quema el transistor se debe "acer una proteccin con un diodo en una aplicacin llamada diodo
volante.
Transistor como Amplificador
%n caso intermedio entre corte y saturacin se produce cuando la corriente en la base no es tan
peque/a como para cortar la corriente en los otros terminales, pero tampoco tan grande como
para permitirla pasar completamente.
En ese caso el transistor funciona como un amplificador que nos proporciona entre el colector y
el emisor un m*ltiplo de la corriente que pasa por la base.
En estas imgenes se ve como al regular con el potencimetro la corriente que pasa por la base,
la bombilla brilla ms o menos.
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Cuando el transistor se comporta como un amplificador y conduce parcialmente decimos que
traba!a en la #ona activa.
El transistor de Efecto de Campo (FET)
Con los transistores bipolares observbamos como una peque/a corriente en la base de
los mismos se controlaba una corriente de colector mayor. Los 7ransistores de Efecto de
Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensin. Cuando
funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la
tensin aplicada a la entrada. Caractersticas generales:
&or el terminal de control no se absorbe corriente.
%na se/al muy d-bil puede controlar el componente
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La tensin de control se emplea para crear un campo el-ctrico
Se empe#aron a construir en la d-cada de los F1. Existen dos tipos de transistores de efecto de
campo los 6E7 'transistor de efecto de campo de unin( y los 45SE7. Los transistores 45S
respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacin ms frecuente la
encontramos en los circuitos integrados.
Es un componente de tres terminales que se denominan: &uerta 'G, Gate(, uente 'S, Source(, y
rena!e ', rain(. Seg*n su construccin pueden ser de canal & o de canal $. La puerta es la
terminal equivalente a la base del )67 ')ipolar 6unction 7ransistor(. El transistor de efecto de
campo se comporta como un interruptor controlado por tensin, donde el volta!e aplicado a la
puerta permite "acer que fluya o no corriente entre drena!e y fuente.
"us s#m$olos son los si&uientes:
El funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del )67. En los 45SE7, la
puerta no absorbe corriente en absoluto, frente a los )67,donde la corriente que atraviesa la
base, pese a ser peque/a en comparacin con la que circula por las otras terminales, no siempre
puede ser despreciada. Los 45SE7, adems, presentan un comportamiento capacitivo muy
acusado que "ay que tener en cuenta para el anlisis y dise/o de circuitos.
8s como los transistores bipolaresse dividen en $&$ y &$&, los de efecto de campo o E7 son
tambi-n de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicacin de una tensin positiva
en la puerta pone al transistor en estado de conduccin o no conduccin, respectivamente. Los
transistores de efecto de campo 45S son usados extenssimamente en electrnica digital, y sonel componente fundamental de los circuitos integrados o c"ips digitales.
Curva Caracterstica
Los parmetros que defnen el uncionamiento de un FET se observan en la
siguiente fgura:
http://es.wikipedia.org/wiki/BJThttp://es.wikipedia.org/wiki/BJThttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/BJThttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_bipolar -
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La curva caracterstica del E7 define con precisin como funciona este dispositivo. En ella
distinguimos tres regiones o #onas importantes:
+ona lineal.-El E7 se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensin@GS.
+ona de saturacin.-8 diferencia de los transistores bipolares en esta #ona, el E7,
amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensin que existe
entre &uerta 'G( y uente o surtidor 'S(, @GS.
+ona de corte.-La intensidad de renador es nula.
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tpicas: Surtidor com*n 'SC(,
renador com*n 'C( y &uerta com*n '&C(. La ms utili#ada es la de surtidor com*n que es laequivalente a la de emisor com*n en los transistores bipolares.
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentran en la amplificacin de
se/ales d-biles.
Transistor JFET
El transistor de efecto de campo de unin '6E7( es un dispositivo electrnico notablemente
diferente del transistor bipolar. Su funcionamiento se basa en el estrec"amiento de una regin de
semiconductor llamado canal, que une los electrodos de fuente 'source: S( y drenador 'drain:
(, debido a la formacin de una #ona de vaciamiento desprovista de portadores libres en launin &$ entre la #ona de puerta 'gate: G( y el canal. La #ona de vaciamiento crece al
aumentarla tensin inversa aplicada a la unin puerta3canal de modo que la conduccin entre
drenador y fuente se puede controlar con la tensin entre puerta y fuente '@GS(.
En el 6E7 la unin entre puerta y canal siempre debe estar polari#ada en inversa de modo que
la corriente de puerta es extremadamente peque/a y se puede despreciar en la gran mayora de
los casos. Cuando la puerta se utili#a como terminal de entrada se obtienen impedancias de
entrada del orden de cientos de 4H. El transistor 6E7 es por lo tanto un dispositivo controlado
por la tensin entre su puerta y su fuente mientras que el )67 estaba controlado por la corriente
de su base.
Funcionamiento
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Es en realidad una familia de transistores que se basan en el campo el-ctrico para controlar la
conductividad de un 9canal9 en un material semiconductor. Los E7 pueden plantearse como
resistencias controladas por diferencia de potencial.
7ienen tres terminales, denominadas puerta 'gate(, drenador 'drain( y fuente 'source(. La puerta
es la terminal equivalente a la base del )67. El transistor de efecto de campo se comporta como
un interruptor controlado por tensin, donde el volta!e aplicado a la puerta permite "acer que
fluya o no corriente entre drenador y fuente.
8s como los transistores bipolares se dividen en $&$ y &$&, los de efecto de campo o E7 son
tambi-n de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicacin de una tensin positiva
en la puerta pone al transistor en estado de conduccin o no conduccin, respectivamente.
El 6E7 es un transistor de efecto de campo, es decir, su funcionamiento se basa en las #onas de
deplexin que rodean a cada #ona & al ser polari#adas inversamente.
Cuando aumentamos la tensin en el diodo compuerta3fuente, las #onas de deplexin se "acen
ms grandes, lo cual "ace que la corriente que va de fuente a drena!e tenga ms dificultades para
atravesar el canal que se crea entre las #onas de deplexin, cuanto mayor es la tensin inversa
en el diodo compuerta3fuente, menor es la corriente entre fuente y drena!e.
&or esto, el 6E7 es un dispositivo controlado por tensin y no por corriente. Casi todos los
electrones que pasan a trav-s del canal creado entre las #onas de deplexin van al drena!e, por lo
que la corriente de drena!e es igual a la corriente de fuente > ? >S.
Cur'as Caracter#sticas
Las curvas caractersticas tpicas para estos transistores se encuentran en la imagen,
ntese que se distinguen tres zonas importantes la zona hmica, la zona de corte y la
zona de saturacin.
E!isten otros tipos de curvas, como las de temperatura, capacitancia, etc. "odas ellas
normalmente las especi#ica el #abricante de cada transistor. $lgunos programas de
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simulacin %como &P'(E) permiten hacen barridos de (* bsicos para obtener las curvas,
en base a los modelos contenidos en sus bibliotecas de componentes.
El transistor +E", al igual que los -+", se pueden polarizar de diversas maneras %ms
adelante se ver) para dar lugar a con#iguraciones de ampli#icadores de seal, sin
embargo no son las nicas aplicaciones, por e/empli#icar algunas otras se tienen la
con#iguracin para #ormar osciladores, interruptores controlados, resistores controlados,
etc.
Transistor ,"FET
Es un transistorutili#ado para amplificar o conmutarse/aleselectrnicas. Es el transistor ms
utili#ado en la industria microelectrnica, ya sea en circuitos analgicos o digitales, aunque
el transistor de unin bipolarfue muc"o ms popular en otro tiempo. &rcticamente la totalidad
de los microprocesadorescomerciales estn basados en transistores 45SE7.
El 45SE7 es un dispositivo de cuatro terminales llamados surtidor 'S(, drenador '(,
compuerta 'G( y sustrato ')(. Sin embargo, el sustrato generalmente est conectado
internamente al terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos
45SE7 de tres terminales.
Funcionamiento
Existen dos tipos de transistores 45SE7, ambos basados en la estructura 45S0
os ,"FET de enri/uecimientose basan en la creacin de un canal entre el drenador y
el surtidor, al aplicar una tensin en la compuerta. La tensin de la compuerta atrae
portadores minoritarios "acia el canal, de manera que se forma una regin de inversin, es
decir, una regin con dopado opuesto al que tena el sustrato originalmente. El
t-rmino enriquecimiento "ace referencia al incremento de laconductividad el-ctricadebido
a un aumento de la cantidad deportadores de cargaen la regin correspondiente al canal. El
canal puede formarse con un incremento en la concentracin de electrones'en un
n45SE7 o $45S(, o"uecos'en un p45SE7 o &45S(. e este modo un transistor
$45S se construye con un sustrato tipo p y tiene un canal de tipo n, mientras que un
transistor &45S se construye con un sustrato tipo n y tiene un canal de tipo p.
os ,"FET de empo$recimientotienen un canal conductor en su estado de reposo, que
se debe "acer desaparecer mediante la aplicacin de la tensin el-ctrica en la compuerta, lo
cual ocasiona una disminucin de la cantidad de portadores de carga y una disminucin
respectiva de la conductividad.
http://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_MOShttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Portador_de_cargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Portador_de_cargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hueco_de_electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hueco_de_electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_MOShttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Portador_de_cargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hueco_de_electr%C3%B3n -
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,odos de operacin
El funcionamiento de un transistor 45SE7 se puede dividir en tres diferentes regiones de
operacin, dependiendo de las tensiones en sus terminales. En la presente discusin se utili#a un
modelo algebraico que es vlido para las tecnologas bsicas antiguas, y se incluye aqu con
fines didcticos. En los 45SE7 modernos se requieren modelos computacionales que ex"ibenun comportamiento muc"o ms comple!o.
&ara un transistor ,"de enri/uecimientose tienen las siguientes regiones:
0. Corte
Cuando 12"3 1t4
onde @t"es la tensin de umbral del transistor
e acuerdo con el modelo bsico del transistor, en esta regin el dispositivo se encuentra
apagado. $o "ay conduccin entre el surtidor y el drenador, de modo que el 45SE7 secomporta como un interruptor abierto.
%n modelo ms exacto considera el efecto de la energa t-rmica descrita por la distribucin de
)olt#mann para las energas de los electrones, en donde se permite que los electrones con alta
energa presentes en el surtidor ingresen al canal y fluyan "acia el drenador. Esto ocasiona una
corriente subumbral, que es una funcin exponencial de la tensin entre compuerta3surtidor. La
corriente subumbral sigue aproximadamente la siguiente ecuacin:
onde >1es la corriente que existe cuando @GS? @t",
@7? I7Dq es el volta!e t-rmico,
n ? ; B CDC5J
onde Ces la capacidad de la regin de agotamiento, y
C5Jes la capacidad de la capa de xido.
," en modo de corte. La regin blanca indica que no
existen portadores libres en esta #ona, debido a que los
electrones son repelidos del canal.
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5. %e&in lineal u 4mica
Cuando 12"6 1t4y 17"3 ( 12"8 1t4)
8l polari#arse la puerta con una tensin mayor que la tensin de umbral, se crea una regin de
agotamiento en la regin que separa el surtidor y el drenador. Si esta tensin crece lo suficiente,
aparecern portadores minoritarios '"uecos en &45S, electrones en $45S( en la regin de
agotamiento, que darn lugar a un canal de conduccin. El transistor pasa entonces a estado de
conduccin, de modo que una diferencia de potencial entre drenador y surtidor dar lugar a una
corriente. El transistor se comporta como una resistencia controlada por la tensin de
compuerta.
La corriente que entra por el drenador y sale por el surtidor es modelada por medio de la
ecuacin:
nde:
es la movilidad efectiva de los portadores de carga,
es la capacidaddel xido por unidad de rea,
es el anc"o de la compuerta,
es la longitud de la compuerta.
," en la re&in lineal.Se forma un canal de
tipo n al lograr la inversin del sustrato, y la
corriente fluye de drenador a surtidor.
http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctrica -
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9. "aturacin o acti'a
Cuando VGS> Vthy VDS> (VGS Vth)
Cuando la tensin entre drenador y surtidor supera cierto lmite, el canal de conduccin ba!o la
puerta sufre un estrangulamiento en las cercanas del drenador y desaparece. La corriente que
entra por el drenador y sale por el surtidor no se interrumpe, ya que es debida al campo el-ctrico
entre ambos, pero se "ace independiente de la diferencia de potencial entre ambos terminales.
En esta regin la corriente de drenador se modela con la siguiente ecuacin:
," en la re&in de saturacin. 8l aplicar una
tensin de drenador ms alta, los electrones son
atrados con ms fuer#a "acia el drenador y el
canal se deforma.
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Tiristor
Es un componente electrnicoconstituido por elementossemiconductoresque utili#a
realimentacin interna para producir una conmutacin. Los materiales de los que se compone
son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren
pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque
solamente transmiten la corriente en un *nico sentido. Se emplea generalmente para el control
de potencia.
Tipo de Tiristor
"C% (rectificador controlado de silicio) es un dispositivo de tres terminales usado
para controlar corrientes ms bien altas para una carga. %n SC act*a a seme!an#a
de un interruptor. Cuando est en conduccin, "ay una trayectoria de flu!o de
corriente de ba!a resistencia del nodo al ctodo. 8ct*a entonces como un
interruptor cerrado cuando est en corte, no puede "aber flu!o de corriente del nodo
al ctodo. &or lo tanto, act*a como un interruptor abierto. ado que es un
dispositivo de estado slido, la accin de conmutacin de un SC es muy rpida.
http://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tiristorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tiristor -
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Cur'a caracter#stica del "C%
En la siguiente figura se muestra la dependencia entre el volta!ede conmutacin y
la corrientede compuerta. Cuando el SC est polari#ado en inversa se comporta como
un diodocom*n 'ver la corriente de fuga caracterstica que se muestra en el grfico(.
En la regin de polari#acin en directo el SC se comporta tambi-n como un diodo com*n,
siempre que el SC ya "aya sido activado '5n(. @er los puntos y E.
&ara valores altos de corriente de compuerta '>G(, el volta!e de nodo a ctodo es menor '@C(.
"eccin on itudinal de un "C%
http://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asphttp://www.unicrom.com/Tut_diodo.asphttp://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asphttp://www.unicrom.com/Tut_diodo.asp -
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Si la >G disminuye, el volta!e nodo3ctodo aumenta. Concluyendo, al disminuir la corriente de
compuerta >G, el volta!e nodo3ctodo tender a aumentar antes de que el SC condu#ca 'se
ponga en 5n D est- activo(
Condiciones de Conmutacin
7AC (7iodo para Corriente Alterna)
Cuando se polari#a inversamente el nodo K ctodo yDo >G? 1
La destruccin del dispositivo se puede dar si se llega al punto de
ruptura por a'alanc4a (1%" %") o superando la corriente
mxima de conduccin >48J.
$o llegar al punto de mantenimiento
&olari#ado directamente nodo3ctodo y superando a @)5, "ec"o
esto, se debe lograr llegar al punto de mantenimiento, el tiempo
para lograrlo disminuir de acuerdo a la forma en que >G aumente
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Es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo bidireccional disparable que
conduce la corriente slo tras "aberse superado su tensin de disparo, y mientras la corriente
circulante no sea inferior al valor caracterstico para ese dispositivo. El comportamiento es
fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. La mayora de los >8C
tienen una tensin de disparo de alrededor de 1 @. En este sentido, su comportamiento es
similar a una lmpara de nen.
Los >8C son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los triac, otra clase de
tiristor.
Es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados nodo y ctodo. 8ct*a como un
interruptor bidireccional el cual se activa cuando el volta!e entre sus terminales alcan#a el
volta!e de ruptura, dic"o volta!e puede estar entre M1 y F volts seg*n la referencia.
Caracter#sticas 2enerales
Es otro dispositivo tiristor y se usa normalmente para disparar a un 7>8C
Se comporta como dos iodos Nener conectados en paralelo pero orientados en
formas opuestas. La conduccin se da cuando se "a superado el valor de la tensin
del #ener que est conectado en sentido opuesto.
$ormalmente no conduce, sino que tiene una peque/a corriente de fuga, la
conduccin aparece cuando la tensin de disparo se alcan#a.
Circuito E/ui'alente
La conduccin ocurre cuando se alcan#a el
volta!e de ruptura con cualquier polaridad. %na
ve# que tiene lugar la ruptura, la corriente fluye
en una direccin que depende de la polaridad del
volta!e en las terminales.
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T%AC
Es fundamentalmente un >8C con una terminal de compuerta para controlar las
condiciones de encendido del dispositivo bilateral en cualquier direccin. La corrientede mantenimiento no est presente en cada direccin como lo es en el >8C. Se puede
disparar mediante un pulso de corriente de compuerta y no requiere alcan#ar el volta!e
@)5 '@)( como el >8C.
Condiciones de Conmutacin
7nde:
8 Corriente de sostenimiento
1B8 @olta!e que permite la conduccin
28 Corriente de compuerta
,A;Corriente mxima del dispositivo
La destruccin del dispositivo se puede dar si se
supera >48J en cualquier sentido.
Siempre que no supere >O
Con una >G? 1. &olari#ado directamente 8M38; y superando a @)5
'cuadrante >(, "ec"o esto, se debe aplicar una >G positiva
manteniendo >O.
&olari#ado directamente 8;38M y superando a @)5
'cuadrante >>>(, "ec"o esto, se debe aplicar una >G negativa
manteniendo >O.
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ntroduccin
El descubrimiento del diodo y el estudio sobre el comportamiento de los
semiconductores, desemboc en que a mediados del siglo pasado, se desarrollara el
transistor, que sustituira a la vlvula de vaco y posteriormente el circuito integrado,
esto abri las posibilidades a todo un mundo de avances tecnolgicos.
Siguiendo con el estudio de los dispositivos electrnicos vamos a avan#ar un paso ms y
vamos a estudiar un dispositivo semiconductor que consta de tres #onas distintas, con
dos uniones pn y con un terminal en cada una de las #onas, o lo que es lo mismo,
estamos ante un dispositivo de tres terminales: El transistor.
Sin ninguna duda, estamos ante uno de esos grandes inventos que "an marcado un punto
de inflexin en la "istoria de la Oumanidad, como en su da lo fueron el descubrimiento
del fuego, la invencin de la rueda o la mquina de vapor entre otros. El descubrimiento
del transistor a principios del siglo JJ ';
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funcionamiento se basa en la realimentacin regenerativa de una estructura &$&$.
Existen varios tipos dentro de esta familia, de los cuales el ms empleado con muc"a
diferencia es el rectificador controlado de silicio 'SC(, por lo que suele aplicrsele el
nombre gen-rico de tiristor.
Es un componente con dos terminales principales, nodo y ctodo y uno auxiliar para
disparo o puerta. Se puede decir que se comporta como un diodo rectificador con
iniciacin de la conduccin controlada por la puerta: como rectificador, la conduccin
no es posible en sentido inverso, pero s en sentido directo. Sin embargo, a diferencia de
los diodos, el tiristor no conduce en sentido directo "asta que no se aplica un pulso de
corriente por el terminal de puerta. El instante de conmutacin 'paso de corte a
conduccin(, puede ser controlado con toda precisin actuando sobre el terminal de
puerta, por lo que es posible gobernar a voluntad el paso de intensidades por el
elemento, lo que "ace que el tiristor sea un componente idneo en Electrnica de
&otencia, ya que es un conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la ve#.
Conclusiones
El transistor es un gran aporte al campo del desarrollo cientfico y tecnolgico, dado
su amplia versatilidad y su gran aplicabilidad en la investigacin y desarrollo. Sus
fundamentos fsicos son fundamentados en las bases de la mecnica cuntica,
aprovec"ando sus concepciones y formulaciones tericas es posible llevar a la
prctica elementos prcticos e innovadores como el transistor. La incursin de los
transistores sustituyo los tubos al vaco y permiti la reduccin de sistemas y
dise/os electrnicos, siendo estos ms estables y de mayor rendimiento. El uso de los 7ransistores se reali#a con la intencin de usar de manera ms eficiente
la energa el-ctrica.
En el caso de los tiristores su punto ms d-bil es el circuito de puerta, ocurriendo
que la mayora de las destrucciones sean debido a la sobretensiones o sobrecorriente
que se produce en el circuito, es decir, por una disipacin de potencia elevada.
8l usar los 7ransistores y 7iristores nos da una mayor seguridad en el circuito
permitiendo una mayor salvaguarda a la vida, ya sea de los bienes materiales o de
las personas.
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Bi$lio&raf#a
"ttp:DDUUU.slides"are.netD#orro31=Dfin3aplicaciones3de3tiristores
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"ttp:DDquegrande.orgDapuntesDgradoD;GD7EGDteoriaD;13;;DtemaVPV3
VtransistoresVbipolares.pdf
"ttp:DDcvb.e"u.esDopenVcourseVUareDcastellanoDtecnicasDelectroVgenDteoriaDtema33
teoria.pdf
"ttp:DDes.UiIipedia.orgDUiIiD7ransistorVdeVuniWCW)nVbipolarXEstructura
"ttp:DDUUU.geocities.UsDpnavarMDtransisMDbase."tml
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"ttp:DDUUU.buenastareas.comDensayosDEmisor3)ase3Colector3
ComunDF=M22M1."tmlYVp?M
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"ttp:DDUUU.virtual.unal.edu.coDcursosDingenieriaDM11;PP;D"tmlDcap1D1V12V1;."t
ml
"ttp:DDes.UiIipedia.orgDUiIiD7ransistorVdeVefectoVcampo
"ttp:DDUUU.repuestoelectronico.comDarc"ivosD7iristores.pdf
"ttp:DDUUU.slides"are.netD)oytronicDtiristores3caractersticas3aplicaciones3y3
funcionamiento
ep*blica )olivariana de @ene#uela
4inisterio del &oder &opular para la Educacin Superior
%niversidad &olit-cnica 7erritorial del 5este de Sucre Clodosbaldo ussianT
Cuman, Edo. Sucre
Transistor de Unin, Transistor de
Efecto de Campo y Tiristores
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001771/html/cap04/04_05_01.htmlhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001771/html/cap04/04_05_01.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_campohttp://www.repuestoelectronico.com/archivos/Tiristores.pdfhttp://www.slideshare.net/Boytronic/tiristores-caractersticas-aplicaciones-y-funcionamientohttp://www.slideshare.net/Boytronic/tiristores-caractersticas-aplicaciones-y-funcionamientohttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001771/html/cap04/04_05_01.htmlhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001771/html/cap04/04_05_01.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_campohttp://www.repuestoelectronico.com/archivos/Tiristores.pdfhttp://www.slideshare.net/Boytronic/tiristores-caractersticas-aplicaciones-y-funcionamientohttp://www.slideshare.net/Boytronic/tiristores-caractersticas-aplicaciones-y-funcionamiento -
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