Transistor NPN: ¡11 hechos que debe saber!

¿Qué es un transistor NPN?

BJT o transistor de unión bipolar tiene dos tipos principales. NP-N es una de las clasificaciones de BJT. Es un dispositivo de tres terminales y se utiliza para amplificación y conmutación.

Este transistor también consta de tres secciones, son

1. Base B
2. C- Coleccionista
3. E- Emisor

• El emisor NPN se utiliza para suministrar portadores de carga al colector a través de la base.
• El área de colectores reúne portadores de carga de la región emisora.
• La base del transistor hace el trabajo de disparar y funciona como controlador para limitar la cantidad de corriente que se permitirá atravesar esta región.

Nota:

A diferencia de un MOSFET donde solo hay un portador presente, el BJT tiene dos tipos de portador de carga: Mayoría y Minoría. En el caso del transistor NPN, los electrones son el portador de carga mayoritario.

Por el contrario, en los semiconductores de tipo P, los electrones no están disponibles mucho y el agujero actúa como un portador de carga mayoritario y la corriente se transportará a través de ellos.

construcción del transistor npn:

Las representaciones esquemáticas de transistores npn se dan a continuación.

El circuito equivalente del transistor NPN.

Podemos decir que el funcionamiento de un transistor npn es similar al funcionamiento de un diodo de unión de 2 pn conectados uno tras otro. Estos diodos de unión PN se denominan unión CB base-colector y unión BE base-emisor.

Consideración según el dopaje:

• La sección del emisor está fuertemente dopada. La regla general es mantener el ancho mínimo de la base entre los tres terminales. Como el emisor está muy dopado, puede disparar los portadores de carga a las regiones base.
• Como se mencionó anteriormente, la base tiene el ancho mínimo y también tiene el dopaje mínimo. La base pasa numerosos portadores de carga al colector, que se transporta desde el emisor.
• En comparación, las regiones recolectoras están moderadamente dopadas y se utilizan para recolectar cargas de la región base.

Símbolo de transistor NPN

Pinout del transistor NPN

Como se mencionó anteriormente, un transistor tiene tres terminales. Son: base, colector y emisor.

¿Cómo identificar el Pin NPN?

• En la mayoría de las configuraciones, la parte central es para el terminal base.
• El pin que está debajo de este es un colector y, además, el resto de uno es el pin emisor.
• Cuando el punto no está marcado, todos los terminales deben identificarse utilizando su orientación o un espacio de terminal desigual entre los pines. Aquí el pasador central es la base. El pin más cercano es el emisor y el resto es un terminal colector.

Aplicaciones de transistores NPN:

• Por lo general, el transistor NPN se usa como transistor bipolar debido a la movilidad de los electrones, ya que es mayor que la movilidad de los huecos.
• Estos también se utilizan para amplificar y cambiar las señales. Estos se utilizan en circuitos amplificadores, es decir, circuitos amplificadores push-pull.
• El transistor NPN se utiliza en circuitos de par Darlington para amplificar señales débiles para aumentar significativamente la señal.
• Si es necesario reducir la corriente, también se pueden utilizar transistores NPN.
• Aparte de estos, el transistor NPN tiene muchas aplicaciones en sensores de temperatura, circuitos como convertidores logarítmicos, etc.

¿Cómo funciona un transistor NPN?

El transistor NPN necesita polarización inversa y directa para funcionar. La polarización directa se establece entre el voltaje del emisor y el emisor. La polarización inversa está conectada entre el voltaje del colector y el colector.

Ahora, como el lado n de un diodo tiene electrones como mayoría y el lado p tiene agujeros como mayoría, todas las conexiones de voltaje se organizan como polarización directa e inversa en consecuencia. La unión del emisor base se establece como polarización inversa y la unión de la base del colector funciona como polarización directa. La región de agotamiento de esta área base-emisor es más estrecha en comparación con el área de agotamiento de la intersección base-colector.

Como la unión tiene polarización inversa (emisor), los orificios fluyen desde el suministro a la unión N. Luego, el electrón se mueve hacia el lado p. Aquí se produce la neutralización de algún electrón. El resto de los electrones se mueven hacia el lado n. La caída de voltaje con respecto al emisor y la base es V_BE como lado de entrada.

En los emisores de tipo N, el portador de carga es principalmente electrones. Por lo tanto, los electrones se transportan a través de emisores de tipo N a una base de tipo P. Se transportará una corriente a través del emisor-base o unión EB. Esta corriente se conoce como corriente de emisor (Ie). Aquí la corriente del emisor (yo_E) fluye desde el lado de salida y fluye en dos direcciones; uno soy yo_B y otro soy yo_C. Entonces podemos escribir

            I_E=I_B+I_C

Sin embargo, el área de la base es relativamente delgada y ligeramente dopada. Por lo tanto, la mayoría de los electrones pasarán por el área de la base y solo unos pocos se recombinarán con los huecos disponibles. La corriente base es mínima en comparación con la corriente del emisor. Por lo general, es hasta el 5% de toda la corriente del emisor.

La corriente que fluye del resto de los electrones se denomina corriente de colector (I_C). El yo_C es comparativamente alto en comparación con la base (I_B).

Circuito de transistores NPN

La fuente de voltaje está conectada al transistor NPN. El terminal del colector está unido al terminal + ve de la tensión de alimentación (V_CC) usando una resistencia de carga (R_L). La resistencia de carga también se puede utilizar para disminuir la mayor cantidad de corriente que fluye a través del circuito.

El terminal de la base está unido al terminal + ve de la base para proporcionar voltaje (V_B) con resistencia R_B. La resistencia base se usa para restringir la corriente base máxima (I_B).

Cuando el transistor está en funcionamiento, una gran corriente de colector pasa a través del circuito entre el colector y el emisor. Sin embargo, esa pequeña cantidad de corriente base debe fluir hacia el terminal inferior del transistor.

Las marcas representan las corrientes típicas de colector, bas y emisor.

Ventajas y desventajas de usar un transistor NPN:

Ventajas:

• Pequeño en tamaño.
• Puede trabajar en baja tensión.
• Muy barato.
• Impedancia de salida baja.
• Duradero.
• Acciones espontáneas.

Desventajas:

• Sensibilidad a altas temperaturas.
• Produce poca energía y potencia.
• Puede dañarse durante una fuga térmica.
• No se puede utilizar en altas frecuencias.

Interruptor de transistor NPN

El transistor opera

• Encendido en el modo de saturación
• Apagado en el modo de corte.

Encendido en el modo de saturación

• Cuando ambas uniones están en la condición de polarización directa, se aplica un voltaje suficientemente alto al voltaje de entrada. Por tanto, el transistor funciona como un cortocircuito cuando V_CE es aproximadamente cero.
• En ese momento, dos uniones están en el estado de polarización directa, la entrada tiene un voltaje adecuado.
• En este estado, la corriente pasará entre el colector y el emisor. La corriente fluye dentro del circuito.

Apagado en el modo de corte.

• Si las dos uniones de los transistores están en polarización inversa, el transistor pasa al estado APAGADO.
• Durante este modo de operación, el voltaje de la señal de entrada o el voltaje base es cero.
• En consecuencia, el total de V_CC el voltaje actúa a través del colector.

Modo de funcionamiento del transistor

Tiene tres modos de funcionamiento según polarización, son los siguientes:

• Modo activo
• Modo de corte
• Modo de saturación

Modo de corte

• El transistor actúa como un circuito abierto.
• En corte, las dos uniones están en polarización inversa.
• No se permitirá que la corriente fluya.

Modo de saturación

• El transistor funciona como un circuito cerrado.
• Ambas uniones están configuradas en polarización directa solamente.
• Como el voltaje base-emisor es comparativamente alto, una corriente pasa del colector al emisor.

Modo activo

• En este tiempo, el transistor funciona como un amplificador de corriente circuito.
• En el modo activo del transistor, la unión BE está en polarización directa y la unión C-B está en polarización inversa.
• La corriente pasa entre el emisor y el colector y la cantidad de corriente es proporcional a la base aplicada presente.

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Soumali Bhattacharya

Hola, soy Soumali Bhattacharya. He realizado el Máster en Electrónica.
Actualmente me dedico al campo de la Electrónica y la comunicación.
Mis artículos se centran en las principales áreas de la electrónica básica con un enfoque muy simple pero informativo.
Aprendo intensamente y trato de mantenerme actualizado con las últimas tecnologías en el campo de la electrónica.

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