Como Funciona un Transistor

Como Funciona un Transistor?

Definición de Transistor

Un transistor é definido como un dispositivo semiconductor usado para amplificar ou conmutar señales electrónicas.

Existen diferentes tipos de transistores disponibles, pero nos centraremos no transistor NPN en modo emisor común. Este tipo ten unha rexión emisora fortemente dopada e ancha, que contén moitos eléctrons libres (portadores maioritarios).

A rexión colector é ancha e moderadamente dopada, polo que ten menos eléctrons libres que o emisor. A rexión base é moi fina e levemente dopada, con un pequeno número de buracos (portadores maioritarios). Agora, conectamos unha batería entre o emisor e o colector. O terminal emisor do transistor está conectado ao terminal negativo da batería. Polo tanto, a xuncción emisor-base tornase polarizada directamente, e a xuncción base-colector tornase polarizada inversamente. Nestas condicións, non fluirá corrente polo dispositivo. Antes de pasar á operación real do dispositivo, recordemos os detalles de construcción e dopado dun transistor NPN. Aquí, a rexión emisora é máis ancha e fortemente dopada. Polo tanto, a concentración de portadores mayoritarios (eléctrons libres) nesta rexión do transistor é moi alta.

Por outro lado, a rexión base é moi fina, na orde de poucos micrómetros, mentres que as rexións emisora e colector están na orde de milímetros. O dopado da capa p-tipo intermedia é moi baixo, e como resultado, hai un número moi pequeno de buracos presentes nesta rexión. A rexión colector é máis ancha, como xa dixemos, e o dopado aquí é moderado, polo que hai un número moderado de eléctrons libres nesta rexión.

O voltaxe aplicado entre o emisor e o colector cae en dous lugares. Primeiro, a xuncción emisor-base ten un potencial de barrera directo de aproximadamente 0,7 volts en transistores de silicio. O resto do voltaxe cae a través da xuncción base-colector como unha barrera inversa.

Seja cal for o voltaxe a través do dispositivo, o potencial de barrera directo a través da xuncción emisor-base sempre permanece en 0,7 volts, e o resto do voltaxe de fonte cae a través da xuncción base-colector como potencial de barrera inverso.

Isto significa que o voltaxe do colector non pode superar o potencial de barrera directo. Polo tanto, os eléctrons libres no emisor non poden cruzar a base. Como resultado, o transistor comportase como un interruptor apagado.

NB: – Nas condicións en que o transistor non conduce corrente idealmente, non haverá caída de voltaxe na resistencia externa, polo que todo o voltaxe de fonte (V) caerá a través das xunccións como se mostra na figura superior.

Agora veamos o que sucede se aplicamos un voltaxe positivo no terminal base do dispositivo. Nesta situación, a xuncción emisor-base obtén un voltaxe directo individualmente e, certamente, pode superar o potencial de barrera directo, polo que os portadores mayoritarios, isto é, os eléctrons libres na rexión emisora, cruzarán a xuncción e virán a la rexión base, onde atopan un número moi pequeno de buracos para recombinar.

Pero debido ao campo eléctrico a través da xuncción, os eléctrons libres que migran desde a rexión emisora obtén enerxía cinética. A rexión base é tan fina que os eléctrons libres que viñen do emisor non teñen tempo suficiente para recombinar e, polo tanto, cruzan a rexión de esgotamento polarizada inversamente e, finalmente, chegan á zona do colector. Como hai unha barrera inversa presente a través da xuncción base-colector, non obstruirá o fluxo de eléctrons libres desde a base ao colector, xa que os eléctrons libres na rexión base son portadores minoritarios.

De esta maneira, os eléctrons fluyen do emisor ao colector e, polo tanto, a corrente do colector ao emisor comeza a fluir. Como hai poucos buracos presentes na rexión base, algúns dos eléctrons que viñen da rexión emisora recombinarán con estes buracos e contribuirán á corrente de base. Esta corrente de base é bastante menor que a corrente do colector ao emisor.

Algunos eléctrons do emisor contribúen á corrente de base, mentres que a maioría pasa polo colector. A corrente do emisor é a suma da corrente de base e da corrente de colector. Polo tanto, a corrente do emisor é a suma da corrente de base e da corrente de colector.

Agora aumentemos o voltaxe de base aplicado. Nesta situación, debido ao aumento do voltaxe directo a través da xuncción emisor-base, proporcionalmente máis eléctrons libres virán da rexión emisora á rexión base con máis enerxía cinética. Isto causa un aumento proporcional da corrente do colector. De esta maneira, controlando unha pequena señal de base, podemos controlar unha sinal de colector considerablemente grande. Este é o principio básico de funcionamento dun transistor.