Transistor de unión bipolar: definición, construcción, tipos y aplicaciones
En el fascinante mundo de la electrónica, el transistor de unión bipolar (BJT) se erige como uno de los componentes fundamentales que ha transformado nuestra vida cotidiana. Desde la radios antiguas hasta los smartphones modernos, su versatilidad y rendimiento han marcado la pauta en el desarrollo de tecnologías innovadoras. Pero, ¿qué es exactamente un transistor de unión bipolar? ¿Cómo se construye y cuáles son sus distintos tipos y aplicaciones? En este artículo, te invitamos a desentrañar los secretos de este componente vital y a descubrir cómo su funcionamiento impulsa el avance de la electrónica moderna. Prepárate para adentrarte en un viaje lleno de conocimiento y sorpréntete con el impacto que tiene en tu vida diaria.
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.
>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 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.
>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.
>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.
>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
Transistor de Unión Bipolar: Definición, Construcción, Tipos y Aplicaciones
En el fascinante mundo de la electrónica, el transistor de unión bipolar (BJT) se erige como uno de los componentes fundamentales que ha transformado nuestra vida cotidiana. Desde las radios antiguas hasta los smartphones modernos, su versatilidad y rendimiento han marcado la pauta en el desarrollo de tecnologías innovadoras. Pero, ¿qué es exactamente un transistor de unión bipolar? ¿Cómo se construye y cuáles son sus distintos tipos y aplicaciones? En este artículo, te invitamos a desentrañar los secretos de este componente vital y descubrir cómo su funcionamiento impulsa el avance de la electrónica moderna.
¿Qué es un transistor de unión bipolar?
Un transistor de unión bipolar, abreviado como BJT, es un dispositivo semiconductor de tres terminales que puede funcionar como un interruptor estático o un amplificador. Fue inventado por W. Shockley, J. Barden y W. Brattain en el año 1947. El nombre BJT se deriva de ‘transferencia’ y ‘resistencia’, que describen su operación: la transferencia de una señal de un circuito de baja resistencia a uno de alta resistencia.
Construcción del Transistor de Unión Bipolar (BJT)
Un transistor de unión bipolar se construye intercalando un semiconductor tipo P entre dos capas de un semiconductor tipo N, o viceversa. Las tres capas semiconductoras se denominan:
- Emisor (E): La región que emite los portadores de carga.
- Base (B): La región que controla el flujo de carga.
- Colector (C): La región que recoge los portadores de carga.
El emisor es la región más altamente dopada, la base es la más pequeña y ligeramente dopada, y el colector es de mayor tamaño y ligeramente dopado.
Tipos de Transistores de Unión Bipolar
Según la construcción, existen dos tipos de BJT:
1. Transistor de Unión Bipolar NPN
En el caso del BJT NPN, se intercalan dos capas de semiconductor tipo N con una capa de tipo P actúan como base. Este tipo de transistor se utiliza con frecuencia por su eficacia en la amplificación de señales.
2. Transistor de Unión Bipolar PNP
En el transistor PNP, las capas de semiconductor tipo P actúan como emisor y colector, mientras que la capa de tipo N actúa como base. Este tipo es útil en aplicaciones donde se requiere un flujo de corriente inverso.
Operación del Transistor de Unión Bipolar
Un BJT puede operar en tres regiones:
- Región Activa: El transistor se comporta como un amplificador, donde una pequeña corriente en la base controla la corriente mayor del colector.
- Región de Saturación: Ambas uniones están polarizadas de forma directa, actuando como un interruptor cerrado que permite un flujo máximo de corriente.
- Región de Corte: Ambas uniones están polarizadas involuntariamente, impidiendo el flujo de corriente, actuando como un interruptor abierto.
Aplicaciones del Transistor de Unión Bipolar
El BJT tiene múltiples aplicaciones en el campo de la electrónica, incluyendo:
- Amplificadores de señal en dispositivos de audio.
- Interruptores en circuitos electrónicos diversos.
- Modulación de señales en comunicaciones.
- Control de potencia y regulación de voltaje en fuentes de alimentación.
Preguntas Frecuentes (FAQs)
¿Cuál es la diferencia entre un transistor NPN y un transistor PNP?
La principal diferencia radica en la polaridad de los materiales semiconductores. En un transistor NPN, el flujo de corriente es de electrones, mientras que en un PNP, el flujo es de huecos. Esto influye en su funcionamiento en circuitos eléctricos.
¿Por qué es importante el BJT en la electrónica?
El BJT es fundamental porque permite el control y amplificación de corrientes eléctricas, haciendo posible el funcionamiento de amplificadores, radios y casi todos los dispositivos electrónicos modernos.
¿Dónde se utilizan comúnmente los BJTs?
Se utilizan ampliamente en aplicaciones que requieren amplificación de señales, en módulos de energía, circuitos digitales y en la regulación de voltaje, entre otros.
Webster: ¡Totalmente de acuerdo! Yo también me volví un fan de los transistores de unión bipolar en la uni. Hice un proyecto de radio que dependía completamente de ellos y fue increíble ver cómo algo tan pequeño podía tener un impacto tan grande en el sonido final. Realmente, me sorprendió lo versátiles que son y cuántas aplicaciones tienen en el mundo real. Sin duda, es un tema que vale la pena explorar más a fondo.
¡Qué buen artículo! La verdad es que hacer prácticas con transistores de unión bipolar durante mis años en la universidad fue una experiencia que me abrió los ojos. Recuerdo que construí un amplificador simple y me quedé fascinado al ver cómo funcionaba; la forma en que pequeños cambios en la corriente de entrada podían alterar la salida. Me encanta ver cómo estos conceptos se aplican en tantas cosas de la vida diaria.
Cholinx: ¡Sí, totalmente! Me sumo a lo que dicen. Cuando estaba en la uni, me tocó hacer un trabajo sobre transistor que me dejó impresionado. Recuerdo que jugué un montón con los circuitos y fue increíble entender cómo un simple transistor podía actuar como un interruptor o amplificador. La primera vez que hice un pequeño circuito y funcionó, sentí que podía conquistar el mundo. ¡Lo usan en tantas cosas cotidianas que a veces olvidamos lo simples y poderosos que son!