FUNCIONAMIENTO PRÁCTICO DEL TRANSISTOR

En líneas generales, el transistor puede trabajar de dos formas diferenciadas:

1. En la zona lineal de una recta de carga.
2. En conmutación, es decir, bloqueado y saturado.

Funcionamiento del transistor en la zona lineal de la recta de carga

Cuando el transistor trabaja en la zona lineal, el principio de su funcionamiento es el «control de corriente», que consiste en que pequeñas variaciones de la corriente de entrada I_B originan variaciones más importantes en la corriente de salida I_C. En esta zona, la relación entre I_C e I_B es el parámetro h_FE , tal como se expresa de forma gráfica en la figura anterior.

El funcionamiento del transistor en conmutación, sólo le permite dos posibilidades de trabajo:

1) Bloqueado, es decir, sin circulación de corriente, al no estar polarizada la base del transistor lo suficiente. En la figura siguiente la base tiene 0V, o sea, la misma tensión que el emisor y se recordará que para empezar a conducir un transistor de silicio, NPN, precisa que la base sea positiva respecto al emisor en unos 0,7 V. Cuando el transistor está bloqueado su tensión de salida es la máxima.

Funcionamiento del transistor en conmutación bloqueado

2) Saturado, lo que supone que el transistor es atravesado por la máxima corriente posible, I_{C SATURACION}  , con lo que la tensión de alimentación del circuito se queda, prácticamente toda en la resistencia de carga situada en el colector del transistor, mientras que en el colector la tensión de salida es nula. Esta situación es sólo teórica, puesto que si no tuviese tensión el colector, el transistor no conduciría. En la práctica, cuando el transistor está saturado, la tensión entre colector y emisor es del orden de 0,3 V , como podemos observar en la siguiente figura.

Funcionamiento del transistor en conmutación saturado

Cuando la V_BE directa del transistor origina la saturación del mismo, ya no se mantiene la relación entre la I_C y la I_B, que en la zona lineal era h_FE, en este caso es superior y para asegurar la saturación del transistor la relación por lo menos debe llegar al doble que en la zona lineal, o sea, a 2 x h_FE.

En la figura siguiente se observa el comportamiento de un transistor trabajando en saturación. La señal cuadrada de entrada se obtiene a la salida invertida.

Comportamiento de un transistor trabajando en saturación

Sobre la figura anterior se pueden deducir las siguientes condiciones de trabajo del transistor.

BLOQUEO

V_e = 0 ,    I_C = 0  y  V_S = V_C (R_L / R_C + R_L )  

SATURACION. - Cuando V_e y R_B permiten se cumpla que

I_B es mayor que I_C / h_FE

I_B = V_e – V_BE / R_B ;         V_S = V_{CE SAT} = 0,25 V  ;         I_C = V_C – V_{CE SAT} / R_C

Finalmente en la figura siguiente se muestra el esquema de dos transistores con las polarizaciones típicas entre sus electrodos, a la izquierda en funcionamiento en la zona lineal y a la derecha trabajando en saturación. En el primer caso I_C = I_B x h_FE y en el segundo caso, I_C = I_B x 1/2 x h_FE. (El factor 1/2 se toma para asegurar la saturación.)

Esquema de los transistores trabajando en la zona lineal y en saturación

Teniendo en cuenta estas características fundamentales del comportamiento de los diodos y transistores, a continuación, en las próximas publicaciones, se exponen seis ejemplos de cálculo y diseño de circuitos con transistores.

Los tres primeros se refieren al trabajo del transistor en conmutación y los tres finales al trabajo en la zona lineal y cálculo de etapas amplificadoras. ¡ No os las perdáis ! . ¡ Os esperamos !.

Escrito por Archie Tecnology

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