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DISPOSITIVOS CON SEMICONDUCTORES 721
terminal metálico. Unas nuevas oxidación, apertura de ventana, difusión de impurezas donadoras
y conexión de un terminal metálico, completan el proceso que da como resultado una estructura
como la de la fig. XXIX-64. Para la fabricación de un transistor PNP se realizan los mismos pasos
partiendo de un substrato con impurezas aceptoras.
XXII 35. Funcionamiento del transistor y parámetros característicos
El transistor es un dispositivo de tres terminales en el que, para medir diferencias de potencial,
tomaremos uno de ellos como referencia y lo supondremos conectado a potencial cero (tierra).
Según que conectemos a tierra uno u otro tendremos las configuraciones de emisor común, base
común o colector común, de los que las dos primeros son las más utilizadas en circuitos electróni-
cos. Existen además cuatro formas de polarizar el transistor según que apliquemos tensiones conti-
nuas directa o inversamente a cada una de las dos uniones. En el modo normal de funcionamien- Fig. XXIX-65. En el modo normal
de funcionamiento del transistor NPN
to la primera unión se polariza directamente y la segunda de forma inversa. en base común la unión de emisor
Estudiaremos el comportamiento de un asistor NPN en configuración de base común y en está polarizada directamente y la de
modo normal (Fig. XXIX-65). En este caso los electrones son portadores mayoritarios en la región colector de forma inversa.
del emisor y, por estar la primera unión polarizada directamente, son inyectados en la base. Una
fracción de esos electrones se recombinan con huecos de la base, y el resto son lanzados hacia el
colector por el campo existente en la zona de transición de la segunda unión, que está en polariza-
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ción inversa, constituyendo la corriente de colector I (Fig. XXIX-66). El transistor en estas condi-
C
ciones puede ser utilizado como una fuente de corriente (corriente de colector) controlada por una
tensión (tensión base-emisor V ).
BE
Interesa que la mayor parte de los electrones inyectados en la base la atraviesen sin recombi-
narse. Esto se consigue haciendo la base muy estrecha, impurificándola no uniformemente duran-
te la fabricación del transistor, de forma que las impurezas ionizadas produzcan en ella un campo
eléctrico que favorezca la difusión de electrones, y por fin, dopándola mucho más débilmente que
el emisor. Con esto los electrones emplean menos tiempo en atravesarla, son empujados por el
campo existente en ella y encuentran pocos huecos con los que recombinarse. Fig. XXIX-66. Sentido de las intensi-
Con todo ello, la corriente de base es muy pequeña y las de emisor (entrada del circuito) y co- dades y tensiones en el circuito de la
lector (salida) prácticamente iguales. Como además la primera unión está polarizada directamente figura anterior. Las tensiones que po-
CC
y la tensión V BE es pequeña, y la segunda inversamente, con una tensión V CB que puede ser gran- larizan ambas uniones son V EE y V .
de, el producto I V CB será mayor que el I V ; se puede obtener con este montaje una relación de
C
E
BE
la potencia de salida a la de entrada, es decir, una GANANCIA EN POTENCIA, mayor que la unidad.
Además de la ganancia en potencia, son parámetros característicos de un transistor la GANAN-
CIA EN TENSIÓN (relación de la de salida a la de entrada) y la GANANCIA EN CORRIENTE, que en el caso
de la configuración de base común es a=I /I y en la de emisor común b=I /I . Estas dos úl-
E
B
C
C
timas están relacionadas, en efecto: puesto que I =I +I se tiene:
C
E
B
I I II/ a
b = C = C = C E Þ b=
I E I E - I C 1 - II/ E 1 - a
C
Teniendo en cuenta que I es siempre algo menor que I resulta que a es siempre menor que la
E
C
unidad, por tanto con la configuración de base común no se obtiene ganancia sino pérdida de co-
rriente. Si se pretende obtener a la salida una intensidad mayor que en la entrada hay que recurrir
a la configuración de emisor común, ya que los valores típicos de a son aproximados a 0,98 con
lo que resulta b; 49 y, por tanto, I ; I .
B
C
XXII 36. Curvas características. Recta estática de carga
Si pretendemos realizar el estudio del circuito de la Fig. XXIX-66, nos entramos con cinco
incógnitas: I , I , I , V BE y V , y con unos valores conocidos de V , V , R y R . Debemos ex-
EE
CC
E
G
B
E
CE
C
presar aquellas en función de éstos últimos. Las intensidades verifican:
I =I +I B (7)
E
C
y resolviendo las dos mallas del circuito obtenemos:
V BE =V EE I R E (8) V CB =V CC I R C (9)
C
E
Tenemos por tanto 3 ecuaciones y 5 incógnitas. Podemos resolver el problema de forma gráfi-
ca recurriendo a las curvas características del transistor, que se pueden determinar experimental-
mente pero que generalmente son proporcionadas por el fabricante del dispositivo.
Para el caso que nos interesa las curvas que deberemos consultar son la que da la relación
(V , I ) de la unión emisor-base, y la familia de curvas de I frente a V CB para valores constantes
C
E
BE
de la corriente de emisor I . Su aspecto típico es el de las Fig. XXIX-67 y XXIX-68
E
Representando la ecuación (8) en la primera de ellas tenemos una recta que corta a los ejes
en: V BE =V EE (I =0)y en I =V /R (V BE =0). La intersección de esta recta con la curva carac-
E
EE
E
E
terística es un punto cuya proyección sobre los ejes nos proporciona los valores I , y V BE1 , de dos
E1
de las incógnitas.
