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116 Unidad 4

Componenteselectrónicos activos5

y al finalizar esta unidad...

Conocerás los fundamentos de los semiconductores.

Conocerás las curvas características de los diodos e identificarás los diferentestipos de diodos y conocerás sus aplicaciones.

Podrás comprobar el buen estado de un diodo utilizando un polímetro.

Identificarás los transistores bipolares, FET y MOST, interpretando los parámetros y gráficas de sus hojas de características,relacionando los símbolos con loscomponentes reales e identificando susterminales.

Sabrás analizar el tipo de funcionamiento y las curvas características de los transistoresbipolares, FET y MOST, identificando el puntode trabajo (Q) a partir de la recta de carga.

Montarás y analizarás circuitos de polarización de transistores y medirás los valores de sus magnitudes eléctricas.

vamos a conocer...

1. Semiconductores

2. El diodo semiconductor

3. El transistor bipolar

4. Transistores de efecto de campo

5. Identificación de transistores

PRÁCTICA PROFESIONALIdentificación del tipo (npn o pnp) y de losterminales de un transistor bipolar

MUNDO TÉCNICONomenclatura de los semiconductores

Componentes electrónicos activos 117

situación de partida

Ordenando el almacén del taller, Mónica ha encontrado una cajacon todo tipo de componentes activos, están todos mezclados yademás Miguel le ha comentado que puede haber algunos queestén estropeados. Mónica decide clasificarlos y averiguar si fun-cionan o no. Para clasificarlos los separa en dos grupos según elnúmero de sus terminales.

A priori decide que los que tienen dos terminales son diodos. Haceotro grupo con los componentes de tres terminales y decide queestos son transistores.

Seguidamente Mónica, ayudada por un Data Book (libro de carac-terísticas de componentes), y teniendo en cuenta el código seri-grafiado en cada componente averigua el tipo de cada uno, clasi-

ficando los diodos por tipos (rectificadores, zéner, LED, fotodiodos,etc.) y también los transistores (BJT, FET y MOST).

En este proceso, Mónica se da cuenta de que además de diodos ytransistores entre los componentes de la caja había diacs, triacs ytiristores, conjuntamente con componentes de cuatro terminalesque, según averigua, son puentes rectificadores.

Una vez clasificados los componentes, Mónica se dispone a averi-guar si hay algún componente estropeado. Para ello, utiliza un polí-metro digital, y después de un par de horas de arduo trabajo,encuentra que hay 8 diodos y 5 transistores que no funcionan. Deeste modo, Mónica ha clasificado los componentes activos, parapoder utilizarlos en futuras reparaciones de equipos electrónicos.

estudio del casoAntes de empezar a leer esta unidad de trabajo, puedes contestar algunas de estas preguntas. Después, analiza cadapunto del tema, con el objetivo de responder al resto de las preguntas de este caso práctico.

1. ¿Cuántos terminales tiene un diodo? ¿Y un transis-tor?

2. ¿Un diodo tiene polaridad? ¿Cómo se denominan susterminales?

3. ¿Cuántos tipos de transistores conoces?

4. ¿Cómo hay que polarizar un diodo zéner para quefuncione correctamente?

5. ¿Qué diferencia hay entre una lámpara y un diodoLED?

6. ¿Qué funciones del polímetro digital podemos uti-lizar para comprobar el funcionamiento de un dio-do?

7. ¿Cuántos terminales tiene un transistor bipolar?¿Cuál es su nombre?

8. ¿Cómo podemos averiguar con el polímetro digitalsi un transistor está estropeado?

9. ¿Por qué crees que es necesario polarizar un tran-sistor?

10. ¿Para qué aplicaciones crees que se utilizan los dio-dos rectificadores? ¿Y los diodos zéner?

11. ¿Para qué aplicaciones crees que se utilizan los tran-sistores?

12. ¿Qué función desempeña el transistor en un circui-to de conmutación?

13. ¿Qué tipos de transistores unipolares conoces?¿Cuál es el nombre de sus terminales?

14. ¿Qué tipo de transistores se utilizan en los circuitosintegrados digitales?

CASO PRÁCTICO INICIAL

Documento de apoyo

En www.editex.es, en la ficha del libro, puedes encontrar hojas de características de componentes electrónicos.

118 Unidad 5

1. SemiconductoresUn semiconductor es un material que puede comportarse como un conductor oun aislante dependiendo de la temperatura a la que se encuentre. Los materia-les semiconductores más utilizados en electrónica son el germanio (Ge) y el si-licio (Si).

La resistividad de un material semiconductor disminuye con la temperaturay está comprendida entre la de un material aislante y la de un material con-ductor.

Al dopar un semiconductor con otro elemento químico podemos hacer quetenga un exceso de electrones obteniendo un cristal tipo N o bien un defectode electrones (exceso de huecos), obteniendo un cristal tipo P, al unir estos doscristales formamos la unión P-N. Estas uniones de semiconductores son las quevan a configurar los distintos tipos de componentes electrónicos activos.

La unión P-N

Cuando se unen los dos cristales, el cristal tipo P tiene la misma cantidad dehuecos libres que de iones negativos. Por otro lado, el cristal tipo N tiene elec-trones libres y la misma cantidad de iones positivos.

Al realizarse la unión de ambos cristales se produce una difusión de los elec-trones libres desde la zona N hacia la zona P y de huecos desde la zona P haciala zona N para recombinarse entre ellos. Por tanto, en esta zona denominadade difusión desaparecen las cargas móviles de ambos signos tal como puedeapreciarse en la figura 5.1.

A medida que van desapareciendo las cargas móviles en la zona próxima a launión va apareciendo una carga negativa en el cristal tipo P y una positiva enel cristal tipo N. Cuando esta carga alcanza un valor determinado frena el pro-ceso de recombinación, ya que la carga negativa repele a los electrones móvi-les del cristal N y la positiva repele a los huecos del cristal P. Esta carga que haaparecido, no es más que una barrera de potencial de aproximadamente unvoltio.

Si a la unión semiconductora se le aplica una diferencia de potencial en sen-tido directo, es decir, conectando el polo positivo al cristal P y el polo negati-vo al cristal N, los portadores mayoritarios de ambos cristales adquieren laenergía suficiente para poder pasar de un cristal a otro, apareciendo entoncesuna corriente electrónica. Para no destruir el cristal, la intensidad directa (Id)debe limitarse conectando una resistencia (Rlim) entre la batería y la unión P-N.

Si la unión se polariza inversamente, el polo positivo atraerá a los electronesdel cristal N y el negativo a los huecos del cristal P, manteniendo a ambos ale-jados de la zona de la unión. Ahora, aumenta la zona donde desaparecen lascargas, siendo los portadores minoritarios las únicas cargas que atravesarán launión, dando lugar a una pequeña intensidad inversa denominada corriente defuga o simplemente corriente inversa (Ii).

Cuando la tensión inversa aplicada es muy elevada, los pares electrón-huecoadquieren una energía muy grande y, en su desplazamiento a través del cristal,destruyen su estructura.

a Figura 5.1. Unión P-N.

+

++

++++

++++

++++

+––––

––––

––––

––––

Zonade difusión

P N

a Figura 5.2. Unión P-N polarizadade forma directa e inversa.

––––

++++

VgRlim

Barrera de potencial

Id

P N

++++

++++

++++

++++

––––

––––

––––

––––

VgRlim

Barrera de potencial

Ii

P N

Español-InglésAnodo: anode.Cátodo: cathode.Avalancha: avalanche.Batería: battery.Componente activo: active device.Corriente inversa: reverse current.Diodo de unión: junction Diode.Diodo emisor de luz: light-emitting diode (LED).Diodo zéner: zener diode.Electrón: electron.Fotodiodo: photodiode.Hueco: hole.Infrarrojo: infrared.Polarización directa: forwardpolarization.Polarización inversa: reversepolarization.Ruptura zéner: zener breakdown.

vocabulario


2. El diodo semiconductorUn diodo semiconductor es una unión P-N a la que se conectan dos terminalesen los extremos y se encapsula convenientemente. El terminal serigrafiado con unanillo corresponde a la región N y se le denomina cátodo y al terminal de la re-gión P, ánodo. Es importante poder distinguir ambos terminales puesto que, comoya sabemos, el diodo tiene polaridad. Físicamente podremos encontrar diodos condiferentes colores y tamaños pero siempre con una característica común, la mar-ca que indica el cátodo.

2.1. Curva característica del diodo

Un diodo puede polarizarse directa o inversamente dependiendo de la polaridadcon la que le apliquemos tensión entre sus extremos. Estará polarizado directa-mente cuando la tensión en el ánodo sea más positiva que en el cátodo, y al con-trario, cuando la tensión en el cátodo sea más positiva que en el ánodo, el diodoestará polarizado inversamente.

Si el comportamiento del diodo cuando lo polarizamos directa o inversamente loplasmamos sobre una curva denominada tensión-corriente, obtendremos la cur-va característica del diodo semiconductor.

a Figura 5.4. Curva característica de un diodo.

En dicha curva podemos apreciar que en su primer cuadrante, es decir, cuando po-larizamos el diodo de forma directa, no circula intensidad apreciable por el diodohasta que la tensión que se le aplica no supera el potencial de barrera o tensiónumbral (0,3 V para el germanio y 0,7 V para el silicio).

A partir de este punto, los electrones y los huecos se desplazan por la unión engrandes cantidades, obteniéndose con pequeños incrementos de tensión, enor-mes aumentos en la intensidad, el único impedimento para el paso de la corrien-te a través del diodo es la baja resistencia de las regiones N y P. Por este motivo,se conecta en serie con el diodo una resistencia que limita la intensidad a valoressoportables por el diodo sin que este se destruya.

Si ahora polarizamos el diodo en inversa, nos encontramos en el tercer cuadran-te de la curva, y podemos comprobar cómo la intensidad permanece constantecon valores muy pequeños.

Id

Vz

Ii (IR)(μA)

Vd (VF)

(V )

Vi(VR)

(V )

Región depolarizacióninversa

Regiónde rupturainversa

Región depolarizacióndirecta

Tensiónumbral

(If )(mA)

a Figura 5.3. Diodo semiconductor,símbolo y aspecto físico.

Ánodo (a) Cátodo (k)

a Figura 5.5. Polarización de undiodo.

Polarización directa

Polarización inversa

Rd

+ –

AK

KA

RiVg

+ –Vg

Ii

Id

Español-InglésSemiconductor: semiconductor.Silicio: silicon.Tensión inversa: reverse voltage.Tipo N: N-type.Tipo P: P-type.

vocabulario

Este valor de intensidad se corresponde con la corriente inversa de saturación ocorriente de fuga (Ii) y se mantiene así hasta valores de tensión inversa (Vi) bas-tante elevados. Sin embargo, para unos valores de Vi de cientos de voltios para lamayoría de los diodos, se llega a la denominada tensión de ruptura (Vz), en la quela intensidad en inversa crece apreciablemente. Esto es debido a que los portado-res minoritarios provocan un fenómeno de avalancha, provocando la destrucciónde la unión y por tanto del componente.

2.2. Tipos de diodos

Son muchas las aplicaciones de los diodos, pueden utilizarse para rectificar seña-les en las fuentes de alimentación, para el tratamiento de señales, estabilizaciónde voltajes, etc. Por tanto existen diodos de muy diferentes tipos, en los que al-gunas de sus características eléctricas han sido potenciadas para que puedan ser-vir en determinadas aplicaciones.

Diodo rectificador

Este tipo de diodos es empleado en la rectificación de corrientes alternas. Su en-capsulado depende de la potencia que tenga que disipar, empleando el plástico parapotencias hasta alrededor de 1 W, para potencias superiores se recurre al encapsu-lado metálico con la posibilidad de montar el mismo sobre disipadores de calor.

El uso de diodos rectificadores está muy generalizado, sobre todo en configura-ciones tipo puente de Graetz. Por esta razón pueden encontrarse comercializadoscuatro diodos, en configuración puente, integrados bajo un mismo encapsulado.Ejemplos de diodos rectificadores son: 1N4001 a 4007, BY252, etc. (Veáse los re-cursos disponibles en www.editex.es).

Diodo zéner

Son diodos cuya curva directa es parecida a la de un diodo rectificador, pero seadaptan sus características para que trabaje en polarización inversa. Cuando elzéner alcanza un valor de tensión inversa denominada «tensión zéner», se pro-duce el fenómeno de avalancha, circulando una corriente inversa apreciable.

Este proceso es reversible, es decir, no se destruye el diodo salvo que se supere la in-tensidad máxima. Además, si la tensión inversa disminuye, el diodo deja de condu-cir en inversa. La única precaución que debe tenerse en el empleo de estos diodos esconectarlos en serie una resistencia limitadora para que la intensidad no supere lamáxima permitida por el diodo. Como ejemplo tenemos la serie del BZX384, 1N4681 a 4717, etc. (consulta los recursos disponibles del libro en www.editex.es).

Diodo varicap

También llamado varactor, este diodo aprovecha la existencia de una capacidadmodulable en la unión P-N, en función del voltaje aplicado en la polarización eninversa, es decir, la capacidad que presenta varía con la tensión aplicada. Su va-lor disminuye cuando se aumenta la tensión inversa, y por el contrario la capaci-dad aumenta cuando disminuye la tensión inversa aplicada.

Estos diodos se utilizan en los circuitos resonantes L-C, de tal manera que permitenla sintonización del circuito sin más que variar la tensión, por lo que son muy usa-dos en los sintonizadores de la mayoría de receptores de radio y TV. Un ejemplo esel BB 131 con capacidades variables entre 1pF y 12 pF (consulta los recursos dis-ponibles del libro en www.editex.es).

120 Unidad 5

caso práctico inicialUn montaje muy utilizado con dio-dos rectificadores es la configura-ción puente de Graetz.

– +

~

~

a Figura 5.7. Símbolo del diodozéner.

a Figura 5.6. Configuración puen-te de Graetz.

a Figura 5.8. Símbolo del diodo va-ricap.

Diodo LED

Están fabricados con un compuesto semiconductor denominado arseniuro degalio (AsGa) y se caracterizan porque emiten radiación en el espectro visibley, sobre todo en el infrarrojo, cuando se les polariza en forma directa. De ahísu nombre LED: diodo emisor de luz (Light-Emitting Diode).

De la misma manera que un diodo absorbe energía en la generación de pareselectrón-hueco, esta energía vuelve a ser emitida cuando los electrones se re-combinan con los huecos. En la mayoría de los semiconductores esta energíase emite en forma de calor, mientras que en otros semiconductores como el ar-seniuro de galio, esta se emite en forma de radiación. Si se construye el LEDbajo ciertas condiciones esta radiación emitida puede ser coherente y mono-cromática (láser), pudiendo ser emitida por diodos.

Su utilidad es muy amplia, se pueden usar como indicadores de presencia detensión en circuitos, en la construcción de displays, etc. Se fabrican en diver-sos colores correspondiéndose con la longitud de onda ( ) de la radiación lu-minosa (roja, verde, ámbar, naranja, azul e infrarroja) que depende del tipo dedopaje añadido al cristal semiconductor.

El diodo LED se comporta en inversa como la mayoría de los diodos, no circu-lando por él corriente apreciable. En directa, la tensión umbral (Vu) varía en-tre 1,3 V y 4 V (dependiendo de la radiación que emita).

La intensidad mínima para que un diodo LED emita luz visible es de 4 mA y,por precaución como máximo debe aplicarse 50 mA. El valor típico de in-tensidad que se suele utilizar es de 10 mA. Como ejemplo tenemos las seriesde 3300 a 3316, 200 a 551 (consulta los recursos disponibles del libro enwww.editex.es).

También se fabrican asociaciones de LED en varias configuraciones:

• LED bicolor: está formado por dos diodos LED (verde y rojo). Pueden estarconfigurados de dos formas: con tres terminales, donde el terminal más cor-to es el ánodo rojo, el del centro es el cátodo común y el tercero es el áno-do verde y con dos terminales en el que los diodos están dispuestos en para-lelo e inverso, dependiendo por dónde le entre la corriente emitirá luz verdeo roja (suelen utilizarse en la detección de polaridad).

• Display LED de siete segmentos: se construyen utilizando un conjunto dediodos LED dispuestos en el interior de un mismo encapsulado y situados enunas posiciones determinadas, de manera que al iluminarse algunos de ellosforman caracteres numéricos o alfanuméricos.

Cada uno de los diodos LED que forman el display recibe el nombre de seg-mento. En un display se unen interiormente todos los ánodos o todos los cá-todos, dando lugar a displays de ánodo común o de cátodo común.

Radiaciónluminosa

Infrarrojo Rojo Naranja Ámbar Verde Azul

Tensiónumbraltípica

1,3 V 1,7 V 2,0 V 2,5 V 2,5 V 4,0 V


Encapsuladode epoxi

Contactode oro

Ánodo

Chipsemiconductor

Cátodocon reflector

Marca plana(indica cátodo)

El terminaldel cátodo

es más cortoque el ánodo

a Figura 5.9. Esquema y símbolodel diodo LED.

Para identificar los terminales deldiodo LED observaremos que elcátodo es el terminal más corto,y el más largo el ánodo. Además enel encapsulado, normalmente deplástico, se observa una marca pla-na en el lado en el que se encuen-tra el cátodo.

a Figura 5.10. Aspecto físico de undisplay de siete segmentos.

recuerda

Puedes comprobar el estado de undiodo LED utilizando un polímetro.Si lo ajustas en la escala para com-probar diodos verás como el diodoLED se ilumina cuando lo polarizasen directa.

saber más

La decisión sobre qué tipo de display utilizar dependerá del tipo de señal (lógicapositiva o negativa) entregada por el decodificador empleado para gobernar el dis-play. De igual manera, puesto que el display está compuesto de diodos LED, seránecesario utilizar resistencias limitadoras para la intensidad de la corriente quecirculará por los mismos.

Fotodiodo

Cuando este diodo es polarizado en directa, se comporta de manera similar aun diodo básico. Pero con polarización inversa, la intensidad que circula es deun valor pequeño. En cambio, si se ilumina la unión P-N polarizada en inver-sa, la corriente varía casi linealmente con el flujo luminoso. Esto es debido aque la radiación que actúa sobre la unión genera pares de electrón-hueco adi-cionales.

Por tanto, en un fotodiodo, la corriente inversa que circula depende de la ilumi-nación y de la tensión de polarización inversa.

En un fotodiodo, se definen dos parámetros importantes:

• Intensidad inversa en la oscuridad (IRD) para una tensión inversa determinada(VR).

• Intensidad inversa (IRL) para una VR e iluminación determinadas.

Optoacoplador

Estos elementos están formados por un componente emisor de luz como un dio-do LED de infrarrojo y un componente receptor de luz como puede ser un foto-diodo. Aunque hoy en día es más habitual encontrar como componente receptorde luz un fototransistor que presenta como principal ventaja la de amplificar la pe-queña corriente producida por la radiación recibida. Existen también optoaco-pladores que como elemento receptor emplean un fototiristor, fototriac o inclusotransistores de efecto de campo sensibles a la luz.

La principal ventaja del uso de optoacopladores es la de poder acoplar dos circui-tos independientes entre los que se desea que exista un aislamiento galvánico to-tal, es decir, ninguna conexión eléctrica entre ellos, es la luz la encargada de trans-portar la información entre ambos. Comercialmente podemos encontraroptoacopladores que incluyen ambos elementos, emisor y receptor, bajo el mismoencapsulado, y existe una amplia gama que prácticamente cubren cualquier ne-cesidad de diseño.

122 Unidad 5

Led bicolor Display de siete segmentos

1 2 C

Ar

Av

2

1

2g

a

d

f b

DP

e c

1 2 3 4 5

10 9 8 7 6

7

a b c d e f g DP

6 4 2 1

3,8

9 10 5

0,5

2,54 1,0 0,2

R

G

+–

3,8 0,3+–3,0

0,2

+ –

5,2 0,2+–25,4 min10 min

11

2

2

8,6 Ø 5,9

Ø 5

24,5 min1

1

23

2

40,5

1 máx

2,542,54

7

a b c d e f g DP

6 4 2 1

3,8

9 10 5

a Figura 5.11. Configuraciones de LED integrados.

a Figura 5.12. Símbolo del foto-diodo.

a Figura 5.13. Fotodiodo BPW20.

a Figura 5.14. Encapsulado DIP deoptoacopladores.

6

1

a Figura 5.15. Ejemplos de optoa-copladores.

1

2

3

6

5

1

2

3

6

5

4 4

Una aplicación interesante de los optoacopladores es la de hacerlos trabajar comosensores ópticos. Este tipo de sensores trabaja detectando la presencia o no de unobjeto entre el elemento emisor y el receptor. Son muy utilizados para controlar lavelocidad de un motor, detectar la presencia de objetos entre las puertas automá-ticas y como sensores de desplazamiento en los ratones de los ordenadores. Comoejemplos podemos citar: 4N25, H11A817 y TCPT1200 (consulta los recursos dis-ponibles del libro en www.editex.es).

2.3. Comprobación de diodos con el polímetroSi tenemos en cuenta que un diodo es una unión semiconductora, se puede com-probar su correcto funcionamiento con un polímetro que tengamos ajustado paratrabajar como óhmetro. Para ello tan solo nos limitaremos a polarizar directa e in-versamente el diodo y observar cuál es su comportamiento.

El diodo en directa presenta una resistencia cuyo valor está entre 10 y 100 , de-pendiendo del valor de la tensión que se le aplique. Por tanto, esta resistencia de-penderá del polímetro utilizado. En inversa el diodo presenta una resistencia muyalta, de varios M .

Si el polímetro es analógico la comprobación es más cómoda, pues el desplaza-miento de la aguja será mucho mayor en directa, mientras que en inversa apenasse moverá. La escala utilizada será x10 y debemos tener en cuenta que este tipode polímetros entrega la polaridad positiva por la borna negativa (de color negro).

Si el polímetro es digital, utilizando las diferentes escalas del óhmetro, compro-baremos que las medidas son diferentes, lo que nos puede llevar a confusión. Estose debe a que el voltaje entregado por el óhmetro cambia de unas escalas a otras.

Sin embargo este tipo de polímetros lleva un modo especial para comprobaciónde diodos, que además va indicado con el símbolo del diodo para evitar confu-siones. Pues bien, situando en esta escala el óhmetro, podremos comprobar per-fectamente cualquier unión semiconductora y la lectura que apreciaremos en di-recta será el valor de la tensión umbral. Mientras que en inversa no habrá lectura.

a Figura 5.18. Comprobación de diodos con polímetro digital.

+– +–


Para comprobar el correcto estado defuncionamiento de un diodo lo pode-mos hacer polarizándolo medianteun polímetro analógico configuradocomo óhmetro y mediante un polí-metro digital en el modo «compro-bación de diodos».

caso práctico inicial

a Figura 5.16. Optoacoplador conranura.

a Figura 5.17. comprobación dediodos con Óhmetro.

x 10

+–

x 10

+–

Baja resistencia (10-100 Ω)

Cátodo Ánodo

Resistencia alta (MΩ)

1. ¿Por qué es importante limitar la corriente que circula por un diodo en polarización directa?

2. Calcula el valor de las resistencias limitadoras para los segmentos de un display cuyas características son las si-guientes: IF = 10 mA y VF = 2 V cuando este es excitado por una fuente de 4,7 V.

3. ¿Para qué se utiliza un optoacoplador? ¿Y un sensor óptico? Describe cómo funciona el sensor óptico inclui-do en la puerta de los ascensores.

ACTIVIDADES

124 Unidad 5

a Figura 5.19. Transistor de uniónbipolar BJT.

B

C

E EB

C

Para que se produzca el efecto tran-sistor, es necesario polarizar directa-mente la unión base-emisor, e inver-samente la unión base-colector.

recuerda

Se ha puesto como ejemplo deestudio el funcionamiento un tran-sistor NPN, pero todo lo dicho esválido si se refiere a huecos en untransistor PNP.

recuerda

3. El transistor bipolarLos transistores de unión bipolar BJT (Bipolar Junction Transistor), comúnmentellamados transistores bipolares (TRB), son dispositivos electrónicos de tres ter-minales constituidos por dos uniones PN contenidas en un cristal semiconductorde germanio (Ge) o silicio (Si), que presenta tres zonas de dopado:

• Emisor (E): está fuertemente dopado y se encarga de emitir o lanzar portadoresde carga hacia la base.

• Base (B): es la zona más estrecha y tiene un dopaje muy bajo, su misión es con-trolar el flujo de electrones que, atravesándola, se dirigen hacia el colector.

• Colector (C): posee un dopaje intermedio, es la zona más ancha y se encargade recoger los portadores de carga que proviene del emisor.

Por su construcción, un transistor es similar a dos diodos en serie y en oposición,siendo la base el punto común. Una de sus uniones está entre el emisor y la base y laotra entre la base y el colector. Como muestra la figura 5.20 existen dos tipos de tran-sistores, los NPN y los PNP, según sea la disposición de los cristales que lo forman.

3.1. Funcionamiento

Cuando un transistor se polariza como se muestra en la figura 5.21, se podría es-perar que solo circulase corriente entre el emisor y la base, pues tienen la unióncon polarización directa, mientras que la unión entre la base y el colector está conpolarización inversa. Al ser la base una capa muy fina, gran parte de los electro-nes del emisor pasan al colector atraídos por Vcc, apareciendo entonces una co-rriente de electrones que salen por el colector a pesar de estar polarizado inversa-mente. Dicha corriente se puede controlar regulando la corriente de la base. Elhecho de que el emisor esté más dopado, ayuda a que haya más portadores de car-ga que se difundan hacia el colector.

a Figura 5.21. Polarización de un transistor bipolar.

–

––

–

– ––

––

B

E C

N P N

–

eE–

eC–

eB–

IE IC

VEE VCCIB

Transistor Estructura Equivalencia Símbolo

NPN N NPE C

BDiodoemisor

Diodocolector

E C

B

B

C

E

PNPP PN

E C

BDiodoemisor

Diodocolector

E C

B

B

C

E

d Figura 5.20. Transistor bipolarNPN y PNP.

Este tipo de conducción de electrones se denomina efecto transistor, y se cumpleque la corriente que sale por el emisor (entran electrones) es igual a la suma de lascorrientes que entran por la base y el colector. Además, como la intensidad entre-gada por el emisor es proporcional al voltaje directo aplicado (VEE), con pequeñasvariaciones de voltaje B-E, tendremos grandes variaciones de la intensidad por elcolector, que era muy pequeña, por estar polarizado inversamente (ICBO).

En conclusión, el transistor es un dispositivo capaz de regular la corriente, el efec-to transistor puede compararse con una transferencia de resistencia de la uniónemisor a la unión colector, de ahí el nombre de transistor (Transfer Resistor).

Relación entre intensidades y tensiones

Al considerar al transistor como un nudo en el que concurren tres hilos E, B y C, ob-tenemos la denominada ecuación fundamental del transistor (figura 5.22): IE = IB + IC,donde IB << IC. De igual manera los voltajes están relacionados por: VCE = VCB + VBE.

Existen dos parámetros muy utilizados: que nos da la relación entre la corrien-te de colector y de emisor y que nos da la relación entre la intensidad de colec-tor y la de base, cumpliéndose:

= |VCB= cte; = |VCE= cte

; = y =

El parámetro se denomina ganancia de corriente y suele tener un valor compren-dido entre 20 y 500, siendo usual encontrarlo en las hojas de características como hFE.Según esto, la corriente de colector se puede expresar como: IC = · IE + ICBO y tam-bién: IC = · IB + ( + 1) · ICBO teniendo en cuenta que en la mayoría de los casosICBO puede despreciarse obtenemos que: IC = · IE = · IB

3.2. Curvas características

Como el transistor es un dispositivo con tres terminales, se deberá conectar unode ellos a la entrada, otro a la salida y el tercero deberá ser común a ambas, sien-do las tres configuraciones típicas: base común, emisor común y colector común.

Por consideraciones prácticas, y debido a que el montaje en emisor común es elmás utilizado, el estudio de las curvas características se concretará para esta con-figuración. Su análisis se realizará a partir del circuito de la figura 5.23. Las cur-vas se obtendrán variando las tensiones de polarización VBB y VCC. Las baterías depolarización se disponen de tal forma que VBB polariza directamente la unión B-Ey al ser VCC mayor que VBB, el colector es más positivo que la base y, por lo tanto,la unión B-C está polarizada inversamente.

a Figura 5.24. Curvas características del transistor.

a) IB = f (VBE) para VCE = cte b) IC = f (VCE) para IB = cte c) IC = f (IB) para VCE = cte

IB6>IB5

IB5>IB4

IB2>IB1

IB1>IB0

VCE(V) IB(μA)

I C(m

A)

I C(m

A)

VCE = 1 V

VBEγ VBE(V)

I B(μ

A)

VCE = 20 V

VCE3>VCE2

VCE2>VCE1

VCE1

ICEOIB0 = 0

IB4>IB3

IB3>IB2

+ 11 – IC

IB

IC

IE


a Figura 5.22. Tensiones y corrien-tes del transistor bipolar.

VCB

VBE

VCE

IE

IC

IB

B

E

C

NPN

VBC (–VCB)

VEC

(–VCE)

IE

IC

IB

B

E

C

PNPVEB (–VBE)

a Figura 5.23. Polarización de untransistor en emisor común.

B

E

C

IB

IC

IE

VBE

VCE

RC

VCC

RB

VBB

126 Unidad 5

3.3. Polarización de un transistor

El transistor puede trabajar de forma lineal, que significa amplificarfielmente la señal de entrada, para conseguirlo tiene que trabajar ensu zona activa. También puede comportarse como un elemento no li-neal, donde el transistor actúa como un conmutador electrónico, tra-bajando en este caso en la zona de corte (interruptor abierto) o en lazona de saturación (interruptor cerrado).

Las diferentes zonas de trabajo del transistor están en la región segu-ra, en la cual podemos garantizar que no se va a producir su destruc-ción. Dicha zona está delimitada por:

• VCE máx y IC máx, a partir de las cuales, se puede producir el efecto de avalancha,y por consiguiente, la destrucción del transistor.

• Pmáx , es la potencia máxima que puede disipar el transistor según la tempera-tura máxima de la unión. La representación de la curva Pmáx = VCE · IC es unahipérbola llamada hipérbola de máxima disipación.

Veamos ahora las características de cada zona:

• Zona de saturación: como podemos ver en la figura 5.25, la tensión VCE va atener unos valores próximos a 0 mV luego VCE 0 cayendo toda la tensión dela batería VCC en la resistencia RC, esto hace que VCC = RC · IC, por lo que la ICserá elevada dependiendo del valor de RC.

• Zona de corte: es la zona situada por debajo de la curva correspondiente a IB = 0.Esto quiere decir que la unión base-emisor queda sin polarizar, para ello VBE debeser cero o ligeramente negativa, en esta situación entre colector y base circula-rá una pequeña corriente de fugas ICEO y podremos considerar que IE = IC = 0 yentonces VCE = VCC.

• Zona activa: corresponde al espacio comprendido entre las zonas de satura-ción, corte y ruptura tal como se indica en la figura 5.25. En esta zona habráque polarizar al transistor cuando trabaje como amplificador, teniendo encuenta que para que funcione sin distorsión, deberá limitarse su trabajo enesta región, sin pasar al corte o saturación. En esta zona se cumple la siguien-te ecuación:

IC = · IB + ( + 1) · ICBO

Recta de carga y punto de trabajo (Q) de un transistor

Para que un transistor trabaje en las zonas descritas anteriormente y no pase a lazona de ruptura, es necesario polarizarlo correctamente haciéndolo trabajar enunas condiciones de tensión y voltaje determinadas.

El punto de trabajo (Q) determina la tensión (VCE) y corriente (IC) que satisfa-cen a la vez las condiciones impuestas por el circuito exterior y el propio tran-sistor. Queda determinado por el circuito exterior (resistencias, baterías, etc.) ylas características estáticas del transistor que vienen dadas por sus curvas carac-terísticas.

Para fijar el punto de trabajo de un transistor en la zona deseada se diseña unared externa denominada red de polarización. Es preciso que dicho punto semantenga constante frente a acciones externas (cambios de temperatura,etc.) y a las tolerancias de los componentes del circuito incluido el propiotransistor.

a Figura 5.25. Zonas de funciona-miento de un transistor bipolar.

SAT

UR

AC

IÓN

RUPTURA

ACTIVA

CORTE

Pmáx.

VCE máx.

IC máx. IB7>IB6

IB6>IB5

IB5>IB4

IB4>IB3

IB3>IB2

IB2>IB1

IB0 = 0

VCE (V)

IC (mA)

IB1>IB0

Una configuración Darlington, con-siste en dos transistores conectadosen cascada, integrados en un úni-co componente de silicio, de modoque forma un transistor de poten-cia con elevada ganancia de co-rriente: T = 1· 2

B

C

E

Darlington NPN

saber más

a Figura 5.26. Circuito de polariza-ción para hallar el punto de traba-jo Q.

B

E

C

IB

IC

IE

VBE

VCE

RC

VCC

RB

VBB

Analizando el circuito de polarización de la figura 5.26, vemos que hay dos ma-llas, una formada por VBB, RB y la unión B-E (malla de entrada), y la otra forma-da por VCC, RC y la unión VCE (malla de salida). La malla de entrada polariza launión B-E del transistor en forma directa consiguiendo una tensión VBE 0,7 V(tensión umbral).

De la malla de salida obtenemos que IC = ƒ(VCE) ya que:

VCC = IC · RC + VCE IC = = – VCE +

Esta ecuación tiene dos constantes (VCC y RC) y dos variables (IC y VCE), y repre-senta la ecuación de una recta de pendiente negativa (el coeficiente de VCE es ne-gativo). La recta de carga la dibujamos, mediante dos puntos:

• Si IC = 0 VCE = VCC obtenemos el punto de corte con el eje horizontal(VCC, 0). En este punto el transistor no conduce (se dice que está en corte),su resistencia interna tiene un valor infinito y la intensidad de base es nula(IB = 0).

• Si VCE = 0 VCC = IC · RC IC = VCC/RC obtenemos el punto de corte con eleje vertical (0, VCC/RC). Este punto se identifica con la máxima conducción deltransistor, su resistencia interna es aproximadamente nula.

Uniendo estos puntos, dibujamos la recta de carga y obtenemos el punto de tra-bajo Q, que viene representado por el punto de intersección entre la recta de car-ga y la curva de la gráfica IC = ƒ(VCE) del transistor, cuya IB coincide con la IBQcalculada en la malla de entrada según la ecuación:

IBQ =VBB – VBEQ

RB

VCC

RC

1RC

VCC – VCE

RC


a Figura 5.27. Recta de carga de untransistor para la malla de salida.

IC =

VCE = 0

I C (

mA

)I C

Q

VCC

VCE (V)

RC

VCEQ

Recta de carga

IC = 0 VCE = VCC

Q(VCEQ, IBQ)

a Figura 5.28.

B

E

C

IB

IC

IE

VBERB

VCE

RC

5 kΩ

20 V

50 kΩ

1 V

VCCVBB

a Figura 5.29.

I C (

mA

)I C

Q =

1,4

mA

VCE (V)VCEQ = 13 V

Q (VCEQ, ICQ)

IBQ = 6 μA

P2(0,4)

P1(20,0)

Dibujar la recta de carga y calcular el punto de trabajo (Q) del circuito dela figura 5.28 sabiendo que tiene un transistor de silicio (VBE = 0,7 V) con

= 200, ICBO = 1 A y VCEsat = 0,2 V. ¿Qué ocurre si la RB adquiere un valorde 100 ?

Solución:

Para dibujar la recta de carga (figura 5.29) necesitamos conocer los dos pun-tos de corte con los ejes y unirlos:

Si IC = 0 VCE = VCC = 20 V; P1 (20,0)

Si VCE = 0 VCC = IC · RC IC = = = 4 mA ; P2 (0,4)

Para calcular el punto Q, es necesario hallar primero la IBQ en la malla de entra-

da: IBQ = = = 6 μA; a partir de aquí se calcula la ICQ.

ICQ = · IB + ( + 1) · ICBO = 200 · 6 ·10–6 + (200 + 1) · 1 · 10–6 = 1,4 mA

Por otra parte, la VCE se deduce de la malla de salida:

VCEQ = VCC – RC · IC = 20 – 5 · 103 · 1,4 . 10–3 = 13 V

1 – 0,750 · 103

VBB – VBEQ

RB

205

VCC

RC

EJEMPLO

Ve

VB VE

IC

IB

RC

VRC

RB

RE

VBE

VCE

IE

+VCC

Vs

RC

RB

Ve

Vs

VCE

IC + IB

IB

+VCC

VBE

VRC RC

Ve

VS

VCE

IC

IB

IE

+VCC

VBE

RER2

R1

VRCRCR1

R2

RE

Ve

D

Vs

ICI

ID

IE

IB

+VCC

VBE

RCR1

Ve

–T

Vs

ICI

IB

IE

RENTC

+VCC

VEVB

a) Circuito polarizadopor realimentación deemisor.

b) Circuito polarizadopor realimentación decolector.

c) Circuito autopolariza-do por divisor de ten-sión.

d) Circuito compensadocon diodo en la base.

e) Circuito compensado utili-zando NTC.

3.4. Circuitos de polarización y estabilización

La polarización de un transistor no queda resuelta con un circuito que le lleve afuncionar en el punto de trabajo deseado, ya que, en funcionamiento el transis-tor disipa potencia que eleva la temperatura de sus uniones modificando estepunto.

Para mantener el punto de trabajo frente a cambios de temperatura, cambios detensiones de alimentación, tolerancias de los componentes y el proceso de enve-jecimiento de los mismos es necesario realizar diseños de circuitos de mayor com-plejidad.

Para conseguir la estabilidad frente a variaciones de temperatura y toleranciasse recurre a la realimentación negativa de corriente continua. Existen varios ti-pos de circuitos con realimentación negativa: polarización por realimentaciónde emisor, polarización por realimentación de colector, circuito autopolarizadopor divisor de tensión, circuitos compensados con diodo en la base, circuitoscompensados utilizando termistores (NTC y PTC), etc.

Como ejemplo, vamos a estudiar el comportamiento de un circuito autopolari-zado por divisor de tensión.

128 Unidad 5

Aunque cambie la RB, la recta de carga se mantiene, lo que ocurre es que laIBQ será distinta:

I’BQ = = = 3 mA ;

calculando igual que antes la I’CQ obtenemos que esta es de 600 mA y laV’CEQ = –2.980 V. Esto es imposible, ya que cuando VCE alcanza 0,3 V se sa-tura, y el transistor deja de responder a estas ecuaciones, luego el puntoQ’ será:

V’CEQ = VCEQsat = 0,2 V y I’CQ = = = 3,96 mA20 – 0,25 · 103

VCC – VCEsat

RC

1 – 0,7100

VBB – VBEQ

RB

El concepto de realimentación indi-ca que se toma una parte de laseñal de salida (IC) para producir uncambio en la señal de entrada (IB).

saber más

a Figura 5.30. Circuitos de polarización de un transistor.

Español-InglésBase común: common base.

Canal N: N channel.

Colector común: commoncollector.

Corriente de polarización: biascurrent.

Drenador común: common drain.

Emisor común: common emitter.

Efecto de campo: field-effect.

Fuente: source.

Fototransistor: phototransistor.

Saturacion: saturation.

Sobrecarga: overload.

Tensión umbral: threshold.

Transistor de silicio: silicontransistor.

Punto de saturación: saturationpoint.

Puerta común: common gate.

Encapsulado: encapsulation.

vocabulario

Circuito autopolarizado por divisor de tensión

A este tipo de polarización también se la denomina polarización universal ya quees la más empleada en circuitos de amplificación (figura 5.30c). El divisor de ten-sión está formado por los resistores R1 y R2. La tensión que aparece en R2 es la quepolariza directamente la unión B-E.

Este circuito responde muy bien a las pequeñas variaciones de ICBO y , siendo es-table frente a amplios márgenes de temperatura.

La forma de que el circuito contrarreste las variaciones de la IC es la siguiente:supongamos que la temperatura aumenta, esto supone un aumento de la IC, ypor lo tanto de la IE, con lo que aumenta la tensión en la resistencia RE y, enconsecuencia, disminuye la IB (por la malla de entrada) compensando el au-mento (IC = . IB). Por ello, el punto Q variará poco por la temperatura. Paraconseguir una buena estabilidad interesa que las resistencias R1 y R2 sean lo me-nores posible.

Para analizar el circuito y calcular el punto Q, utilizamos el generador equivalen-te de Thévenin entre la base y el negativo de la batería, con lo que el circuito que-daría tal y como se ve en la figura 5.31.

a Figura 5.31. Equivalente Thévenin del circuito de autopolarización.

A partir de los valores de RTh y VTh del circuito equivalente Thévenin podemoscalcular las coordenadas del punto Q obtenidas de las ecuaciones de malla del cir-cuito de la figura 5.31:

VTh = IB · RTh + VBE + (IB+ IC) · RE = IB · (RTh + RE) + IC · RE + VBE

IB =

ICQ = · IB + ( + 1) · ICBO si aproximamos ICBO << ICQ · IB

La otra coordenada del punto Q será:

VCEQ = VCC – RC ICQ – RE · (ICQ + IB)

Las ecuaciones de los circuitos de polarización que hemos visto suelen simplifi-case, despreciando la ICBO frente a la IB, y en algunos casos, despreciando la IBfrente a la IC. La recta de carga en todos los casos corresponderá a la ecuación dela malla de salida.

En estas ecuaciones deberemos tener únicamente dos variables: IC y VCE, que ha-remos respectivamente cero para determinar los puntos de corte con los ejes. Loscircuitos son idénticos con transistores PNP, solo que las baterías y los voltajes tie-nen polaridad opuesta, y las intensidades circulan en sentido contrario.

VTh – VBE – IC · RE

RTh + RE

R1 R2

RThR1

ITh R2

VCC

VTh VTh

RTh VBE

VRE

VCC

RC

IC

IB

IERE

VCE

VRC

VTh

Equivalente Thévenin de la malla de entrada.

+


El valor de la resistencia y tensiónThévenin en los circuitos de polari-zación por divisor de tensión es:

RTh =

VTh = VCC · ( )R2

R1 + R2

R1 · R2

R1 + R2

recuerda

130 Unidad 5

En el circuito autopolarizado de la figura 5.32, determina el punto de tra-bajo del transistor, hallando la corriente de colector ICQ y la tensión co-lector-emisor VCEQ, sabiendo que = 120 y que ICBO = 0,1 A.

Solución:

Realizando el equivalente Thévenin de la malla de entrada, tenemos que:

RTh = = = 5,1 k ; VTh = VCC · = 10 · = 0,91 V

Seguidamente, calculamos la IB de la malla de entrada:

VTh = IB · RTh + VBE + IE · RE y como IE = IB + ICQ se deduce:

VTh = IB · RTh + VBE + (IB + ICQ) · RE = IB · (RTh + RE) + ICQ · RE + VBE

IBQ = =

Por otro lado, tenemos que ICQ = · IBQ + ( + 1) · ICBO, despejando en estaecuación el valor de IB y resolviendo la igualdad, obtenemos el valor de ICQ:

ICQ = 120 · + (120 + 1) · 0,1 · 10–6

Obteniendo de estas ecuaciones los valores de ICQ y de IBQ tenemos que:ICQ = 795 A; IBQ = 6,52 A. Otro modo más sencillo de calcular IBQ e ICQ esrealizando la aproximación ICBO << ICQ ICQ = · IB

Por lo tanto, la malla de entrada se puede expresar como:

VTh – VBE = IB · (RTh + RE) + ( · IB) · RE

IBQ = = = 6,3 μA

ICQ = 120 · 6,3 A = 756 A

Calculamos ahora la VCE en la malla de salida:

VCEQ = VCC – RC · ICQ – RE · (ICQ + IB)

VCEQ = 10 – 3300 · 795 · 10–6 – 220 · (795 · 10–6 + 6,52 · 10–6) = 7,2 V

0,91 – 0,75.100 + 220 + 120 · 220

VTh – VEE

RTh + RE + · RE

0,91 – 0,7 – ICQ · 220

5.100 + 220

0,91 – 0,7 – ICQ · 220

5.100 + 220

VTh – VBE – ICQ · RE

RTh + RE

5,656 + 5,6

R2

R1 + R2

56 · 5,656 + 5,6

R1 · R2

R1 + R2

EJEMPLO

a Figura 5.32.

IC

+

IB

10 V

VBE

VCE

R1

56 kΩRC

3,3 kΩ

R2

5,6 kΩRE

220 Ω

a Figura 5.33.

RTh

VThRE

5,1 KΩ

0,91 V

10 V

220 Ω

3,3 kΩ

VCE

RC

VCC

VBE

IC

IE

IB

4. Si en un transistor BJT, IC = 5,75 mA y IE = 6 mA, ¿cuáles el valor de y ?

5. Determina los parámetros y de un transistor, si en élse mide una variación de corriente de colector de 98 mAy una variación de corriente de emisor de 100 mA.

6. En el circuito de la figura 5.34 se emplea un transistor desilicio BC 107 de pequeña potencia. Calcula el punto detrabajo, si = 55 y está situado en zona activa. ICBO = 0

(Nota: cuando no se indica el valor de ICBO, este se consi-dera despreciable)

7. En el circuito de la figura 5.35 el transistor tiene una = 150, calcula su punto de trabajo.

ACTIVIDADES

a Figura 5.34.

RBB

9 kΩ

VCC

22,5 V

BJT

VBB

2,25 VRE

1 kΩ

RC

5,6 kΩ

+

a Figura 5.35.

+

R1

220 kΩRC

1 kΩ

RE

100 Ω

VCC

12 V

BJT

4. Transistores de efecto de campoTanto los transistores de efecto de campo de unión JFET (Junction Field Effec Tran-sistor) o simplemente FET, como los transistores de efecto de campo de puerta ais-lada, denominados comúnmente transistores MOST (Metal Oxido SemiconductorTransistor) o MOSFET, son dispositivos semiconductores unipolares (solamenteexiste la circulación de los portadores mayoritarios), controlados por una tensiónexterna con una alta impedancia de entrada (1012 ).

4.1. El transistor FET

La estructura de un FET, dependiendo del tipo de cristal base que se utilice, pue-de ser de canal n o canal p (figura 5.36). El sentido de la flecha en la puerta de launión G indica el sentido de circulación de los portadores mayoritarios. Como po-demos ver en la figura 5.37, un transistor FET está compuesto por:

• Fuente S (Source): es el terminal por el cual entran los portadores mayorita-rios.

• Drenador D (Drain): terminal por el que salen los portadores mayoritarios.

• Puerta G (Gate): en los lados de la barra tipo n se forma una región fuerte-mente dopada de impurezas aceptadoras (p+), formándose dos uniones «np».Aplicaremos una tensión inversa entre puerta (G) y fuente (S) VGS, polarizan-do inversamente esta unión.

• Canal: es la región de material tipo n, muy poco dopada, situada entre las dosregiones de puerta, a través del cual se desplazan los portadores mayoritarios dela fuente al drenador.

El funcionamiento del FET se basa en el control del canal, por el que circula unacorriente de portadores mayoritarios, mediante la tensión inversa VGS aplicada enla puerta (G) variando su sección. De esta forma, la resistencia del canal está con-trolada por la VGS, que crea un campo eléctrico perpendicular al sentido de la co-rriente de portadores mayoritarios. Según sea el valor de VGS vamos a distinguirtres casos:

a) VGS = 0: la sección transversal del canal es grande y la resistencia entre los ter-minales S y D es pequeña.

b) VGS > 0: al aumentar ligeramente VGS 2 V, la polarización inversa aumentala zona de estrangulamiento disminuyendo la sección del canal y, por tanto, au-mentando la resistencia entre S y D.

c) VGS >> 0: si la tensión inversa VGS sigue aumentando, llega un momento enel cual el canal queda totalmente estrangulado, y se puede decir que la resis-tencia entre fuente y drenador es un circuito abierto, esto se produce cuandoVGS = VP ID = 0.

Curvas características y zonas de funcionamiento

En la figura 5.39 se muestra la familia de curvas características de variación de IDen función de VDS, con la tensión VGS como parámetro constante (esta tensión esnegativa por ser una polarización inversa) para cada curva ID – VDS. La corrientede drenador máxima (IDSS) se produce cuando VGS = 0. Semejante a un transistorbipolar en saturación, un FET actúa como una fuente de corriente de valor IDSS(corriente del drenador a la fuente con la puerta en cortocircuito).


a Figura 5.36. Símbolos del transis-tor FET.

Canal n

G

S

D

Canal p

G

S

D

a Figura 5.37. Estructura internade un FET.

P

P

NS D

VGS

VDS

IDIS

IG

e– e–

G

a Figura 5.38. Funcionamiento deun FET canal n.

S Dn

VGS VGS = 0

VDS

e–

e– e–

G

p

p

S Dn

VGS VGS >> 0

VDS

e–

e– e–

G

p

p

S Dn

VGS VGS > 0

VDS

e–

e– e–

G

p

p

132 Unidad 5

La zona de saturación se localiza entre una tensión mínima VP deno-minada tensión de estrangulamiento y la tensión máxima VDS(máx.)llamada tensión de ruptura. IDSS es la corriente de drenador máximaque un FET puede conducir. Este parámetro se encuentra en las hojasde características de los FET y proporciona la limitación de corrientede drenador; por ejemplo, el MPF102 tiene una IDSS típica de 6 mA.

Corte y estrangulamiento de la puerta: la tensión de estrangula-miento es aquella para la que la ID se hace 0, en la gráfica podemosver que esto ocurre para una VGS = – 4 V, haciendo que la corrientede drenador sea casi nula, esta tensión se denomina tensión puerta-fuente de corte y en las hojas de características se representa conVGS(off). Esta magnitud tiene siempre el mismo valor que VP, de hecho,algunas hojas de características indican un solo valor. VGS(off) = –VP.

La zona lineal: también se la llama zona óhmica, ya que en ella eltransistor se comporta como una resistencia de valor:

RDS =

Característica de transferencia: como amplificador, el punto de trabajo del FETse sitúa en la zona de saturación (o de corriente constante). La característica detransferencia relaciona la corriente IDS y la tensión VGS, siendo su expresión ma-temática la parábola:

IDS = IDSS · (1 – )2

Zona de avalancha: el FET toma valores que lo destruyen.

4.2. El transistor MOST

Los FET de puerta aislada IGFET (insulated-gate FET), MOSFET o simplementeMOST, tienen mayor importancia comercial que los FET. En este transistor, elcampo eléctrico que controla la corriente de portadores mayoritarios está produ-cido por inducción electrostática.

Hay dos tipos de transistores MOST en función del proceso de fabricación:MOST de acumulación (enriquecimiento) y de deplexión (empobrecimiento).La principal diferencia entre ambos es el canal entre fuente y drenador.

MOST de empobrecimiento (deplexión)

Un MOST de empobrecimiento de canal n está compuesto de un material tipo ncon una zona p denominada sustrato y una puerta metálica (G) aislada por unacapa delgada de dióxido de silicio (SiO2) que actúa de dieléctrico entre la puertay el sustrato.

En el MOST de empobrecimiento, polarizado con una tensión de puerta negativa(figura 5.42a), la alimentación VDS obliga a los electrones libres a circular desde lafuente (S) hacia el drenador (D), atravesando el canal estrecho formado entre lapuerta (G) y el sustrato. Como sucede en el FET, la tensión de puerta controla elancho del canal, cuanto más negativa sea esta, menor será la corriente de drena-dor, pudiéndose llegar a que sea nula cuando la tensión de puerta VGS es suficien-temente negativa. Por encontrarse la puerta aislada del canal, es posible aplicar unatensión VGS positiva como se muestra en la figura 5.42b, esta tensión incrementa

VGS

VP

VP

IDSSa Figura 5.39. Zonas de funciona-miento de un FET de canal n.

10

8

6

4

2

0 5 10 15 20 25 30

IDSS

I D (

mA

)

Zonaóhmica

Zona de saturacióno de corriente constante

Zona deavalancha

VP VDSmáx.

VGS = –3 V

VGS = –2,5 V

VGS = –2 V

VGS = –1 V

VGS = –1,5 V

VGS = –0,5 V

VGS = 0 V

VGS = –3,5 V

VGS = –4 V VDS (V)

a Figura 5.40. Característica detransferencia de un FET canal n.

-4 -3 -2

IDSS

ID (mA)

VGS (V) VP

-1

5

10

a Figura 5.41. Símbolos del transis-tor MOST de empobrecimiento.

Canal n

G

S

D

G

S

D

Canal p

el número de electrones libres que circulan por el canal, cuanto más positiva seaesta, mayor será la conducción desde la fuente hacia el drenador.

En la figura 5.43 (a) se muestran las curvas características de salida de un MOSTde canal n. Podemos observar que la VGS toma valores positivos y negativos. La IDSse anula para VGS(off), entre VGS(off) y VGS = 0 el transistor funciona en modo de em-pobrecimiento, mientras que para VGS positivas funciona en enriquecimiento. Lascurvas presentan una zona óhmica, una de saturación (fuente de corriente) y unade corte. En la curva de transferencia (figura 5.43b) se observa que VGS puede to-mar valores positivos, matemáticamente utiliza la misma fórmula que los FET.

En algunos casos, se puede aplicar una tensión al sustrato para tener un controladicional de la corriente de drenador, por esta razón, algunos MOST tienen cua-tro terminales de conexión. El funcionamiento de los MOST de canal p, es com-plementario al de los de canal n, lo que significa que las tensiones y corrientes es-tán cambiadas de signo.

a Figura 5.43. Curvas características de un transistor MOST de empobrecimiento de canal n.

MOST de enriquecimiento (acumulación)

Es un transistor muy útil, por lo que tiene una gran importancia en electrónica digi-tal. En el MOST de enriquecimiento de canal n (figura 5.44a) el sustrato se extiendehasta la capa de SiO2, por lo que desaparece el canal entre la fuente y el drenador.

Cuando la tensión de puerta es nula (VGS = 0), la alimentación VDS trata de ha-cer circular los electrones de la S al D, pero el sustrato p solo tiene unos cuantoselectrones libres producidos térmicamente, por lo que la IDS es nula y el transis-tor está cortado.

Cuando la puerta es suficientemente positiva, atrae electrones libres dentro delsustrato p, estos se recombinan con los huecos cercanos al SiO2, llegando un mo-mento en el que los huecos próximos al SiO2 desaparecen abriendo el canal en-tre la fuente y el drenador. Esta capa conductora se denomina capa de inversióntipo n (figura 5.45).

La VGS mínima para que ocurra esto, se llama tensión umbral VGS(th), y puede va-riar desde menos de 1 V hasta más de 5 V. La figura 5.46 muestra las curvas de sa-lida de un MOST de enriquecimiento. La curva inferior es la de VGS(th), para VGSmayores el dispositivo conduce controlando la corriente de drenador por mediode la tensión de puerta.

a. curvas características

Zona de saturación

Zona de corte VDS (V)

VGS = 2 V

VGS = 1 V

VGS = 0 V

VGS = -1 V

VGS (off) = -2 V

Zon

a óh

mic

a

I D =

(m

A)

I D =

(m

A)

b. curvas de transferencia

Empobrecimiento

VGS (V)

VGS (off)

IDSS

Enr

ique

cim

ient

o


a Figura 5.42. Funcionamiento deun transistor MOST.

S D

a) Empobrecimiento

SiO2

VGS

IS ID

VDS

e– e–

G

n np

S D

b) Enriquecimiento

SiO2

Sustrato

Sustrato

VGS

ISID

VDS

e– e–

G

n np

La delgada capa de SiO2 se puededestruir fácilmente con una tensiónVGS excesiva, que puede producirseal retirar o insertar el transistor en uncircuito alimentado por tensionestransitorias de efectos inductivos,por descargas electrostáticas, etc.

saber más

a Figura 5.44. Estructura y símbolosde un MOST de enriquecimiento.

Canal n

b) Símbolos

G

S

D

G

S

D

Canal p

SiO2

n nS D

G

p

Sustrato

a) Estructura (canal n)

134 Unidad 5

En las curvas también se pueden distinguir la zona óhmica y la zona de saturación,puede actuar como una resistencia o una fuente de corriente.

a Figura 5.46. Curvas características de un transistor MOST de enriquecimiento de canal n.

La curva de transferencia, también es una parábola, pero en este caso el vérticeestá en VGS(th) por lo que su ecuación será:

ID = ID(on) · ( )2

Las corrientes ID(on) y la tensión VGS(on) se incluyen en las hojas de característicasy corresponden a un punto muy por encima del umbral.

VGS – VGS(th)

VGS(on) – VGS(th)

Zona de saturación

VGS = 20 V

VGS = 15 V

VGS = 10 V

VGS = 5 V

VGS (th)

Zona de corte

Zon

a óh

mic

a

I D =

(m

A)

I D =

(m

A)

ID (on)

VDS (V)

VGS (th) VGS (on) VGS (V)

a) familia de curvas b) curva de transferencia

a Figura 5.45. Funcionamiento deun transistor MOST de enriqueci-miento, canal n.

S D

Capa deinversióntipo n

VGS

ISID

VDS

e– e–

G

n np

Sustrato

Tecnología CMOS

Consiste en reducir considerable-mente la potencia de disipación avalores del orden de 50 nW en los cir-cuitos digitales integrados emplean-do transistores MOSFET de acumu-lación complementarios de canal py n en el mismo chip.

vocabulario

a Figura 5.47.

RD

IG = 0

ID

RS

220 Ω

30 V

3,3 kΩ

1 MΩ

G

S

D

+VDD

VDS

VGS

RG

Calcula el punto de trabajo del transistor FET del circuito de polarizaciónde la figura 5.47. Datos: IDSS = 7,5 mA y VP = –5 V

Solución:

Primero calculamos el valor de VGS:

VGS = VG – VS = 0 – IDQ · RS = –220 · IDQ

Suponemos que el transistor FET se encuentra en su zona de saturación (ge-nerador de corriente) por lo que cumple la expresión:

IDQ = IDSS · (1 – )2

= IDSS · (1 – )2

;

despejando de esta ecuación cuadrática (de segundo grado) IDQ, obtenemosdos resultados IDQ = 109,61 mA y IDQ = 4,71 mA, con el primero de ellos eltransistor se destruiría, luego elegimos el segundo y calculamos el valor deVGS: VGS = –IDQ · RS = –220 · 4,71 = 1,04 V

Calculamos ahora el valor de VDSQ, a partir de la ecuación de la malla de sali-da: VDD = IDQ · RD + VDSQ + RS · IDQ

VDSQ = VDD – IDQ · RD – RS · IDQ = 30 – 4,71 · 3,3 – 4,71 · 0,22 = 13,42 V

Como podemos comprobar, la dificultad de estos ejercicios radica en el cálcu-lo de IDQ, ya que hay que resolver una ecuación de segundo grado, por ello,algunos ejercicios se plantearán ofreciendo directamente VGS.

(–IDQ · RS)

VP

VGS

VP

EJEMPLO

5. Identificación de transistoresLa mejor forma de identificar un transistor es utilizar las hojas de especificacionestécnicas que proporciona el fabricante, o un libro de características de transisto-res. En estos manuales también se pueden encontrar transistores de característi-cas similares llamados «equivalentes». En ausencia de estos manuales es posibleidentificar el tipo (NPN o PNP), terminales y hFE utilizando un polímetro digital(Veáse Práctica Profesional).

5.1. Hoja de características de un transistor

Una vez identificado un transistor, hay que verificar en las especificaciones téc-nicas dadas por el fabricante que sus parámetros de funcionamiento se encuentransiempre por debajo de sus limitaciones.

Una forma de aumentar la potencia máxima que puede disipar un transistor con-siste en poner un disipador de calor, lo que consigue aumentar el área superficialde encapsulado. Este disipador no puede tener un contacto directo con el cuerpodel transistor. Para evitar el contacto se usa una lámina de mica que sirve de ais-lante y conductor térmico.

Las hojas de características nos indican que la ganancia de corriente (hFE o ) deltransistor no es constante, esto se debe a que varía de forma sustanciosa con lacorriente de colector, además la temperatura ambiente influye positivamente enel aumento de dicha corriente. Para tener en cuenta este fenómeno los fabri-cantes proporcionan curvas de la ganancia de corriente, donde se relacionan lasvariaciones que sufre con respecto a la corriente de colector y a la temperatu-ra ambiente.

5.2. Encapsulado de transistores

Los encapsulados de transistores más comunes que podemos encontrar están re-presentados en la figura 5.49; sus características son:

• TO-92: este transistor pequeño es muy utilizado para la amplificación de pe-queñas señales. La asignación de terminales (emisor-base-colector) no está es-tandarizada.

• TO-18 y TO-38: es un encapsulado metálico algo más grande que el TO-92.En la carcasa hay un pequeño saliente que indica que el terminal más cercanoes el emisor. Tiene el terminal del colector pegado a la carcasa, para efectos dedisipación de calor. El TO-38 es más grande que el TO-18.

• TO-126: se utiliza mucho en aplicaciones de pequeña y mediana potencia.Puede o no utilizar disipador dependiendo de la aplicación para la que se use.El disipador se fija por medio de un tornillo aislado que se coloca en el orificioque el transistor tiene en su centro.

• TO-220: se utiliza en aplicaciones donde haya que disipar menor potencia quecon el encapsulado TO-3. Incorpora una placa metálica.

• TO-3: se utiliza en transistores de gran potencia. Es de gran tamaño para quepueda disipar bastante calor. Está fabricado de metal y es habitual ponerle undisipador. El colector está directamente conectado al cuerpo del mismo (car-casa), por eso solo tiene dos terminales.


a Figura 5.48. Distintos tipos de di-sipadores.

a Figura 5.49. Encapsulado detransistores.

TO-9

2TO

-18

TO-1

26TO

-220

TO-3

136 Unidad 5

ACTIVIDADES FINALES

1. Calcula el valor que debe tener la resistencia limitadora para un diodo LED que se quiere conectar a la sa-lida de una fuente de alimentación de 12 V. Realiza un esquema de conexiones.

2. Indica los valores de y de un transistor si sabemos que IC = 100 mA e IB = 0,5 mA.

3. El parámetro de un transistor vale 0,97 y la corriente que circula porel emisor es de 20 mA. Calcula la IB, IC y sabiendo que la ICBO = 50 A.

4. Indicador de voltaje con diodo LED. Observa el circuito de la figura.La alimentación del circuito varía entre 0 y 10 V.

a) Calcula R1 para que el diodo LED D1 se ilumine con 10 V.

b) Calcula R3 para que D3 conduzca y se ilumine con 5 V.

c) A continuación, calcula también el valor de R2 para que el diodozéner trabaje, estabilizando la tensión entre sus extremos a 5 V,cuando la tensión de entrada sea mayor de 6 V.

5. Calcula y de un transistor, si se cumple que la IC = 3,6 mA cuando la IB = 60 A. Realiza los cálculospara ICBO = 0 y para ICBO = 2 A

6. Calcula las intensidades que circulan por los terminales del transistor desilicio de la figura 5.51 con el interruptor abierto. Repite los cálculos yhalla también los voltajes VCE, VCB y VBE. Datos : = 0,95 e ICBO = 1 A.

7. Calcula el punto de trabajo del transistor polarizado con realimenta-ción de colector del circuito de la figura 5.52 ( = 250).

8. Dado el circuito de polarización por divisor de tensión de la figura 5.53 sepide:

a) Dibuja el circuito equivalente con dos FA (aplicar el teorema deThévenin).

b) Calcula el punto de trabajo Q (VCEQ, ICQ, IBQ).

c) Calcula la potencia que disipará el transistor.

d) Dibuja la recta de carga y el punto de trabajo, sobre las curvas desalida del transistor.

(Datos: = 100; VBE = 0,6 V)

a Figura 5.52.

VBE

VCE

VCC+

RB

RC

15 kΩ1 MΩ

15 V

BJT

a Figura 5.53.

RE

220 Ω

390 Ω

BJT

4,7 kΩ

10 kΩ

12 VVCC

+

R2

R1 RC

a Figura 5.54.

IB = 500 AIB = 500 A450 A450 A

400 A400 A

350 A350 A

300 A300 A

250 A250 A

200 A200 A

150 A150 A

100 A100 A

50 A50 A

25 A25 A

100

90

80

70

60

40

30

20

10

50

00 10 20 30 36 V

mA

IC

VCE

a Figura 5.50.

R2

R1

D1

R3Vg

0-10 VD3

D2

a Figura 5.51.

VEE

RCRE

VCC

5 kΩ 10 kΩ

2 V

BJT

25 V

IB

IEIC


9. Calcula el valor de la tensión de polarización VGS de un transistor FET de canal n, si por él, circula una co-rriente de drenador de 12 mA, si se ha obtenido de sus hojas de características que IDSS = 15 mA y VP = – 6 V.

10. Calcula el punto de trabajo del transistor FET polarizado con el circuito mostrado en la figura 5.55, sa-biendo que la tensión de polarización VGS = –1,1 V. ¿Qué valor debe tener la resistencia RS?

(Datos: IDSS = 7,5 mA; VP = –5 V)

11. Calcula el valor de VDS en el circuito dela figura 5.56.

(Datos: IDSS = –7,5 mA; VP = –5 V)

12. Monta los circuitos de polarizaciónmostrados en la figura 5.57 y realizalos siguientes apartados:

a) Dibuja la recta de carga del transis-tor sobre sus curvas características.

b) Determina el punto de trabajo Q deltransistor, para que este se encuen-tre hacia la mitad de VCC (VCE = 8 V).

c) Halla el valor de RB para este punto de trabajo. En el circuito (d) calcula R2.

d) Calcula y mide VCE, VBE, VRC, VRB, IB, IC, IE. Anótalas en una tabla.

entra en internet13. Busca en Internet el símbolo, las características principales y las aplicaciones, de los siguiente tipos de dio-

dos que no se han visto en la unidad: diodo efecto túnel, diodo Schottky (diodo de barrera) y diodo láser,así como las características y tecnologías de fabricación de los Displays de Cristal Líquido (LCD)

14. Busca en Internet las hojas de características de los siguientes transistores, identifica de qué tipo son y susterminales así como su encapsulado. Comprueba mediante un polímetro digital que la asignación de susterminales es la correcta, y mide el parámetro hFE de cada uno de ellos. Los transistores que se deben iden-tificar son: BD138, BC107, 2N3055, BC550, BD136, BD227, BC304, BC148, BC140, BD510.

(Nota: estos transistores pueden sustituirse por otros, dependiendo de los que haya en el aula de electrónica).

a Figura 5.56.

RD

3,3 kΩ

VGS

–1,11 V

VDD

–30 V

MOST

a Figura 5.55.

1 MΩ

FET

RG

3,3 kΩ

30 V

+

RD

VDD

RS?

a Figura 5.57. a) Polarización fija. b) Polarización por realimentación de emisor. c) Polarización por realimentación de co-lector. d) Polarización por divisor de tensión (autopolarización).

BJTBC547BJT

BC547

BJTBC547BJT

BC547

RC2,2 kΩ

RC2,2 kΩ

RC2,2 kΩ

RC2,2 kΩ RBRB

RB

RE220 Ω

RE220 Ω

220 kΩ

16V

++ VCC

16V

VCC+16V

VCC+16V

a) b) c) d)

VCC

R2

R1

138 Unidad 5

PRÁCTICA PROFESIONALEQUIPOS

• Polímetro digital

• Placa de inserción de componentes

HERRAMIENTAS

• Alicates y pinzas

MATERIAL

• Transistores bipolares (en el ejemplose utiliza el transistor BC548)

Identificación del tipo (npn o pnp)y de los terminales de un transistorbipolar

OBJETIVO

• Identificar el tipo de transistor bipolar (npn o pnp).

• Identificar los terminales del transistor (emisor, base y colector).

• Comprobar que el transistor se encuentra en buen estado.

• Hallar la hFE o del transistor.

PRECAUCIONES

Realizar las medidas sobre el transistor de forma segura, configurando previamente el polímetro digital en el modode medida de diodos (para identificar el tipo y los terminales del transistor) y en el modo de medida de hFE de transis-tores para hallar la .

DESARROLLO

1. En primer lugar habrá que averiguar si se trata de un transistor del tipo pnp o npn. Para ello configuramos el polí-metro digital en el modo de medida de diodos y aplicamos las puntas de prueba a los terminales del transistor, va-mos probando hasta que visualicemos en el polímetro una tensión de unos 0,7 V (para transistores de silicio) o bien0,3 V (para transistores de germanio). Cuando obtengamos esta tensión, sin mover la punta de prueba roja, cam-biamos la punta de prueba negra al otro terminal que queda libre, si en esta situación volvemos a obtener una lec-tura de aproximadamente 0,7 V quiere decir que se trata de un transistor npn. Esto es porque la punta de pruebaroja (positiva) está situada sobre la base del transistor, y esta es positiva.

En el caso de que al mover la punta de prueba negra al otro terminal, no obtengamos ninguna lectura en el polí-metro, quiere decir que la base del transistor es el terminal sobre el que se encontraba la punta de prueba negra.En esta situación habrá que volver a poner la punta de prueba negra sobre ese terminal y deberemos mover la pun-ta de prueba roja sobre los otros dos terminales del transistor comprobando que en ambos el polímetro marca unalectura de unos 0,7 V aproximadamente.

De esta forma, queda identificado el tipo de transistor de que se trata y el terminal que corresponde a la base. Talcomo podemos ver en las figuras 5.58, 5.59 y 5.60, el transistor BC548 es del tipo npn y la base está situada en elterminal central.

a Figura 5.58. Probar hasta obteneruna lectura de unos 0,7 V.

a Figura 5.59. La punta de prueba rojasobre el terminal central indica que esun transistor del tipo npn.

a Figura 5.60. Al poner la punta deprueba sobre el otro terminal tambiénse visualizan 0,7 V aproximadamente.


2. Una vez identificado el tipo de transistor y el terminal de base, hay que discriminar qué terminal corresponde alemisor y cuál al colector, para ello hay que tener en cuenta que la resistencia y barrera de potencial en la uniónbase-colector es algo menor que la correspondiente a la unión base-emisor. Por ello habrá que comprobar con cuálde los dos terminales se visualiza en el polímetro, configurado para verificar diodos, menos tensión respecto al ter-minal de base; siendo este terminal el colector del transistor. En el transistor BC548, como podemos ver en la fi-gura 5.62, el colector se corresponde con el terminal de la izquierda y el emisor con el terminal de la derecha.

La identificación de transistores también puede realizarse configurando el po-límetro como óhmetro (con una escala elevada, del orden de M ) y midiendola resistencia existente entre ese terminal y el terminal que corresponde a labase. El colector será aquel terminal que presente menos resistencia.

3. Los polímetros digitales suelen estar equipados con un dispositivo (figura5.63), capaz de determinar la ganancia de corriente (hFE o ) de los transis-tores. Dicho dispositivo dispone de dos grupos de tres conexiones, uno paratransistores NPN y otro para transistores PNP, en las que se indican los termi-nales del transistor que hay que conectar (E, C y B). Una vez conectado en elpolímetro y configurado para medir hFE se visualiza la ganancia del transistor.Este dispositivo se puede utilizar para identificar el tipo y los terminales de un transistor así como para verificar si seencuentra en buen estado. Configuraremos el polímetro digital en modo hFE (medición de transistores) y según lalocalización de la base, emisor y colector introduciremos el transistor en los orificios adecuados del polímetro. Deesta forma en el display aparece la lectura de o hFE, que para el transistor BC548 utilizado en la práctica es de 538.

a Figura 5.64. Inserción del transistor en los orificioscorrespondientes del polímetro configurado en hFE.

a Figura 5.65. Lectura del parámetro o hFE del tran-sistor.

a Figura 5.63. Medidor de transistoresen un polímetro digital.

E

B

C

E

PNP

E

B

C

E

NPN

a Figura 5.61. Identificación del emisor y del colector del transistor npn BC548. a Figura 5.62. Terminales del transistorBC548.

EMISOR

COLECTOR

140 Unidad 5

MUNDO TÉCNICO

1. Analiza los siguientes códigos serigrafiados en componentes activos, indicando la nomenclatura que lo regu-la, el componente activo del que se trata, así como las características indicadas en su código: a) BZY88C5V1,b) 1N4007, c) BY127, d) 1S1885A, e) BSX51A, f) BC107, g) 2SG150, h) BY127

Actividades

Nomenclatura de los semiconductoresLos semiconductores tienen serigrafiados números y letras que aportan información sobre el tipo de dispositivo deque se trata. Las nomenclaturas más utilizadas son:

Pro-electrón (europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio, televisión yaudio o de tres letras y dos números para dispositivos industriales. La primera letra precisa el material del que está he-cho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente. Cuando hay otra letra indica que el componente está he-cho para aplicaciones industriales o profesionales.

• JEDEC (Joint Electronic Devices Engineering Council) utilizada por fabricantes norteamericanos, consta de un nú-mero (uniones del componente), la letra N (silicio) y un número de serie (sin significado técnico).

• JIS (Japanese Industrial Standards) utilizada por los fabricantes japoneses, consta de un número, dos letras y nú-mero de serie (este último sin ningún significado técnico).

Información obtenida de las páginas web: http://electronred.iespana.es/nomenclatura1.htm y http://www.wikiciencia.org/electronica/semi/nomenclatura/index.php

Tipo (dígito) Aplicación (S + LETRA)

1: Diodo 2: Transistor Bipolar 3: Transistor FET

SA: Transistor PNP AF SB: Transistor PNP BF SC: Transistor NPN AF SD: Transistor NPN BF

SE: DiodoSF: TiristorSG: Dispositivo de disparo SH: UJT

SJ: FET/MOSFET canal P SK: FET/MOSFET canal N SM: Triac SQ: LED

SR: Rectificador SS: diodo de señal ST: diodo de avalancha SZ: diodo zéner

1N: diodo rectificador 2N: Transistor o tiristor 3N: Transistor de efecto de campo (FET o MOST)

Material (1ª letra) Tipo de dispositivo (2ª letra) Serie alfanumérica Sufijo

A: Germanio.B: Silicio .C: Arseniuro de galio.D: Antimoniuro de indio.R: Materiales compuestos.

A: Diodo de pequeña señal.B: Diodo de capacitancia variable (varicap).C: Transistor de pequeña señal.D: Transistor de potencia.E: Diodo túnel.F: Transistor, alta frecuencia, pequeña señal.K: Dispositivo de efecto Hall.L: Transistor, alta frecuencia, potencia.N: Optoacoplador.P: Fotodiodo.Q: Emisor de radiación (LED).R: Dispositivo de conmutación, baja potencia.S: Transistor, conmutación de baja potencia. T: Dispositivo de conmutación, potencia.U: Transistor de conmutación, potencia.X: Diodo multiplicador.Y: Diodo rectificador de potencia.Z: Diodo zéner.

Tres cifras (entre 100 a999) para dispositivos deuso general, utilizadosprincipalmente en aparatosde aplicación doméstica.Una letra (X,Y,Z, W, etc.),seguida de dos cifras (de10 a 99) para los dispositi-vos utilizados en aplicacio-nes industriales y profesio-nales.

Se utiliza para indicar varia-ciones de un modelo yaexistente o bien datos refe-ridos a las características delsemiconductor.Sufijo de tolerancia paradiodos zéner:A: 1%B: 2%C: 5%D: 10%E: 20%También suele aparecer latensión zéner (ej. 4V7).


EN RESUMEN

1. La región P de un diodo corresponde al terminal:a) Cátodo. b) Ánodo.c) Colector. d) Un diodo no tiene polaridad.

2. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre el efec-to zéner y el efecto avalancha?a) Ninguna.b) El efecto zéner se consigue polarizando el diodo en

forma directa y el efecto avalancha en forma inversa.c) El efecto zéner hace que disminuya la corriente por

el diodo y el efecto avalancha hace que aumente.d) En el efecto zéner la corriente inversa es controlable

y en el efecto avalancha no lo es.

3. Selecciona la afirmación correcta sobre un diodo LEDa) Es equivalente a una lamparita incandescente.b) Emite una radiación luminosa que depende del

material con el que está fabricado.

c) Tiene una tensión umbral de 0,7 V.d) Para que funcione correctamente debe polarizarse

en inversa.

4. Cuando la IC es máxima y la VCE es aproximada-mente cero, el punto de trabajo se sitúa en la zona: a) Corte.b) Saturación.c) Activa.d) Ruptura.

5. Los circuitos de polarización de un transistor per-miten que el transistor trabaje:a) En un punto cualquiera de la recta de carga de for-

ma estable.b) En la zona de saturación y activa.c) En la zona de corte y saturación.d) En la zona activa.

EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS

Discretos:• Tiristores• Triac• Diac• UJT• PUT, etc.Integrados:• Amplificadores

Operacionales• Osciladores• Convertidores• Filtros• Moduladores,

etc.

OTROSCOMPONENTES

ACTIVOS

DIODOS

POLARIZACIÓN

Directa

FUNCIONAMIENTOCurva característica

Inversa

TIPOS

• Rectificador• Zéner• LED• Fotodiodo• Optoacoplador

Curvacaracterística• Saturación• Corte• Activa

TRANSISTORES

Bipolares

NPN PNP

Curva característica• Óhmica• Corte• Activa

Unipolares

FET

Canal n

MOSFETEmpobrecimientoEnriquecimiento

Canal p

POLARIZACIÓN: Recta de carga / Punto de trabajo Q

Circuitos de polarización

COMPONENTES ACTIVOS(semiconductores)