Transistor de unión bipolar: definición, construcción, tipos y aplicaciones

El transistor de unión bipolar es uno de los dispositivos más importantes en la industria electrónica. Desde su invención en 1947, ha revolucionado la forma en que funcionan los sistemas electrónicos. En este artículo, exploraremos en profundidad la definición del transistor de unión bipolar, su construcción, los diferentes tipos que existen en el mercado y las numerosas aplicaciones en las que se utiliza esta tecnología. Prepárate para sumergirte en el fascinante mundo de los transistores de unión bipolar.

En este artículo, aprenderemos sobre el transistor de unión bipolar (BJT), su definición, construcción, tipos y aplicaciones.

¿Qué es un transistor de unión bipolar?

A Transistor de unión bipolarabreviado como BJT, es un dispositivo semiconductor de tres terminales que puede funcionar como un interruptor estático o un amplificador. En la práctica, el BJT también se conoce como transistor. El BJT fue inventado por W. Shockley, J Barden y W. Brattain en el año 1947.


El nombre de BJT, es decir, transistor, se deriva de dos términos ‘transferencia’ y ‘resistencia’. Es porque estas dos palabras pueden describir la operación de BJT, que es la transferencia de una señal de un circuito de baja resistencia a un circuito de alta resistencia.

¿Por qué BJT se llama bipolar?

Un transistor bipolar es un dispositivo semiconductor de tres terminales. Tiene dos tipos de materiales semiconductores tipo P (tipo positivo) y tipo n (tipo negativo), y el flujo de corriente a través de estas regiones. Por lo tanto, se llama transistor bipolar.


Construcción del transistor de unión bipolar (BJT)

Un transistor de unión bipolar se construye intercalando un semiconductor tipo p (o tipo n) entre dos capas de un semiconductor tipo n (o tipo p), como se muestra en la figura (1). Se adjunta un contacto metálico a cada una de las tres capas que actúan como terminal del transistor.

Transistor de unión bipolar: definición, construcción, tipos y aplicaciones

Las tres capas semiconductoras del transistor de unión bipolar se nombran como emisor (mi), base (B), y colector (C). El emisor es la región que emite los portadores de carga, la base es la región que actúa como controlador y el colector es la región que recoge los portadores de carga. El emisor es una región de tamaño moderado y altamente dopada, la base es la región más pequeña y ligeramente dopada, y el colector es la región de mayor tamaño y ligeramente dopada.

De la figura (1), podemos observar que el BJT tiene dos uniones pn, a saber, la unión base-emisor y unión colector-base. Por lo tanto, el BJT es un dispositivo semiconductor de tres terminales y dos uniones.

Terminales de BJT

El BJT tiene tres terminales, como base, emisor y colector. El emisor de un BJT tiene un símbolo de flecha y la dirección de la flecha representa la dirección del flujo actual.

Terminal emisor

El terminal emisor emite los portadores de carga: agujeros en el transistor PNP y electrones en el transistor NPN. El emisor es el más dopado de los tres terminales. El terminal base siempre se mantiene en polarización inversa con respecto a otros terminales para producir portadores mayoritarios.

La unión emisor-base tiene polarización directa para transistores PNP y NPN. El terminal del emisor proporciona electrones y huecos hacia la unión EB en los transistores NPN y PNP respectivamente.

Terminal colector

El colector es el reverso del terminal Emisor y recoge los portadores de carga emitidos. Por lo tanto, este terminal está fuertemente dopado. La unión CB se mantiene polarizada inversamente en ambos transistores.

El terminal colector del transistor recoge los electrones emitidos a través del terminal emisor del transistor NPN, mientras que recoge los huecos emitidos a través del terminal emisor del transistor PNP.

terminal básico

El terminal base es la parte central entre los terminales colector y emisor y forma dos uniones PN entre ellos. La base del BJT es el segmento menos dopado. Por lo tanto, la base controla el flujo de portadores de carga desde los terminales emisor y colector.

Tipos de transistores de unión bipolar

Según la construcción, hay dos tipos de BJT:

  • Transistor de unión bipolar NPN
  • Transistor de unión bipolar PNP
Transistor de unión bipolar: definición, construcción, tipos y aplicaciones

Transistor de unión bipolar NPN

Un transistor de unión bipolar NPN se construye intercalando una capa de semiconductor de tipo p entre las dos capas de semiconductor de tipo n. En el caso del NPN BJT, las dos capas semiconductoras de tipo n actúan como emisor y colector respectivamente. Mientras que la capa semiconductora tipo p actúa como base. La estructura y el símbolo del circuito de un NPN BJT se muestran en las figuras (1) y (2) respectivamente.

Transistor de unión bipolar PNP

El transistor de unión bipolar PNP tiene una capa de semiconductor de tipo n intercalada entre las dos capas de semiconductor de tipo p. En un transistor PNP, las dos capas de semiconductor de tipo p actúan como emisor y colector respectivamente, y la capa de semiconductor de tipo n actúa como base del transistor. La estructura y el símbolo del circuito de un PNP BJT se muestran en las figuras (1) y (2) respectivamente.

Operación del transistor de unión bipolar

Un BJT puede operar en tres regiones, a saber región activa, región de saturación, y región de corte. Como ya discutimos, un BJT consta de dos uniones PN, a saber, la unión emisor-base (EB) y la unión colección-base (CB).

Región activa

Cuando una unión de BJT tiene polarización directa y la otra tiene polarización inversa, se dice que el BJT funciona en la región activa. En la región activa, el transistor de unión bipolar funciona como un amplificador. Obtenemos una corriente de colector amplificada cuando fluye una pequeña corriente de base. La ganancia de corriente del transistor es ‘β’. La magnitud de la corriente del colector se puede expresar mediante la siguiente expresión matemática.

Transistor de unión bipolar: definición, construcción, tipos y aplicaciones

Llamamos a la región activa una región lineal que se encuentra entre el corte y la región de saturación de BJT. La operación de amplificación de este transistor ocurre dentro de esta región.

Región de saturación

Cuando ambas uniones PN de un transistor de unión bipolar tienen polarización directa, en este caso, se dice que el BJT opera en la región de saturación. El transistor que opera en la región de saturación funciona como un interruptor cerrado y conduce la corriente eléctrica. En la región de saturación, la corriente más alta (corriente de saturación ‘Isat’) fluye en el emisor y el colector.

Transistor de unión bipolar: definición, construcción, tipos y aplicaciones

Región de corte

Cuando ambas uniones PN tienen polarización inversa, se dice que el BJT opera en la región de corte y no conduce corriente. Por tanto, un transistor de unión bipolar en la región de corte actúa como un interruptor abierto. La operación de la región de corte es contraria a la operación de BJT en la región de saturación. En la región de saturación, la corriente de colector es la más alta, mientras que no fluye corriente de colector en la región de corte. La región de corte se puede lograr cuando el voltaje entre la base y la unión del emisor es inferior a 0,7 voltios.

La corriente del colector en la región de corte es cero.

Transistor de unión bipolar: definición, construcción, tipos y aplicaciones

Configuración de transistores de unión bipolar

El transistor bipolar se puede conectar en tres configuraciones. Ellos son,

  • Configuración de emisor común: Esta configuración tiene ganancia de voltaje y corriente.
  • La configuración común del colector: La configuración no tiene ganancia de voltaje pero tiene ganancia de corriente
  • Configuración base común – No tiene ganancia de corriente pero tiene ganancia de voltaje.

La siguiente tabla describe las características de las diferentes configuraciones de transistores.

Características Emisor común Colector común Base común
ganancia de potencia Muy alto Medio Bajo
Ganancia de corriente Medio Alto Bajo
Ganancia de voltaje Medio Bajo Alto
Ángulo de fase 180 0 0
Impedancia de salida Alto Bajo Muy alto
Impedancia de entrada Medio Alto Bajo

Aplicaciones del transistor de unión bipolar

El transistor de unión bipolar se usa ampliamente en varios dispositivos y sistemas electrónicos. Los transistores de unión bipolar se utilizan como interruptor, amplificador, filtro y oscilador. A continuación se muestra la lista de otras aplicaciones de los transistores de unión bipolar: Algunas de las principales aplicaciones se enumeran a continuación:

  • Un transistor de unión bipolar se utiliza con fines de amplificación de señal.
  • BJT se utiliza como un interruptor de estado sólido.
  • BJT se utiliza para realizar puertas lógicas, etc.
  • Como detector de demodulación de la señal modulada.
  • Para circuitos de sujeción
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