Que es el Transistor de Unión Bipolar (BJT) y su Funcionamiento Básico
Un transistor es un dispositivo electrónico que suelen utilizarse para amplificar o como un interruptor electrónico. Posee la capacidad de amplificar una señal dada en su entrada o también como medio de conmutación de cargas; utilizando como acción una pequeña señal de voltaje por uno lo hace muy útil en el campo de la electrónica. Tenemos 2 tipos de transistores básicos, el transistor de unión bipolar conocido como BJT y el transistor de efecto de campo conocido como FET. En esta guía solo veremos la estructura y los funcionamientos básicos del transistor de unión bipolar.
Estructura del Transistor de Unión Bipolar (BJT)
El transistor de unión bipolar (BJT) tiene 3 áreas semiconductoras que están dopadas de manera diferente. Estas 3 zonas que están acopladas de maneras diferentes tienen los nombres de base, colector y emisor. El área destinada para la base está ligeramente más delgada en comparación con las otras 2(colector y emisor). La región colectora está moderadamente dopada mientras que la región emisora está fuertemente dopada.
Los transistores de unión bipolar pueden ser de tipo npn o pnp. El tipo npn consta de 2 n regiones separadas por una región p. La región de base es el material de tipo p, mientras que las regiones de colector y emisor son materiales del tipo n. En el tipo pnp, el transistor consta de 2 regiones del tipo p, el colector y el emisor, separados por una región de base de tipo n. Independientemente del tipo, un BJT tiene dos uniones pn que deben polarizarse correctamente con un voltaje de CC externo para funcionar correctamente. Una de estas uniones se llama unión base-emisor, que conecta las regiones base y emisor y la otra es la unión base-colector, que conecta las regiones base y colector.
Operación Básica del Transistor de Unión Bipolar BJT
Para que un transistor de unión bipolar funcione como amplificador, su unión base-emisor debe tener polarización directa mientras que la unión base-colector tiene polarización inversa; tenga en cuenta que el transistor npn y el transistor pnp se comparan al revés el uno al otro. Y como se mencionó anteriormente, la región emisora está muy dopada. Entonces tendremos en un transistor tipo npn, la región emisora de tipo n tiene una densidad muy alta de electrones libres; mientras que en un transistor pnp, la región emisora de tipo p tiene una densidad muy alta de huecos.
En este punto, me gustaría recordarle que la corriente y el flujo de electrones están al revés, lo que puede causar confusión. Dado que la unión base-emisor está polarizada hacia adelante; los electrones libres de la región del emisor cruzan fácilmente la unión base-emisor y entran en la región de la base de tipo p muy delgada y ligeramente dopada. La región de la base tipo p está ligeramente dopada, lo que significa que no tiene tantos agujeros. En este caso, solo un pequeño porcentaje de los electrones libres de la región emisora pueden recombinarse con los huecos de la región base.
El pequeño número de electrones libres de la región emisora que se recombinan con los huecos en la región de la base; se mueven a través de la región de la base como electrones de valencia. Pero cuando abandonan la región de la base y se mueven a través del cable de la base metálica; se convierten en electrones libres y producen la corriente de la base externa; que luego sale a través del cable metálico hacia el circuito externo y luego, finalmente, regresa a la región del emisor.
Los electrones libres que entraron en la región de la base, no se recombinan con los agujeros; se mueven hacia la unión base-colector con polarización inversa. Dado que la región del colector está conectada al lado positivo de la tensión de polarización externa; los electrones libres son atraídos hacia el lado positivo y barridos hacia la región del colector. Salen de la región del colector y también se mueven a través del cable colector metálico; hacia el circuito y regresan a la región del emisor. Entonces, en este caso, sabemos que la corriente del emisor es la suma de las corrientes de base y colector. Por lo tanto, la corriente del emisor es ligeramente mayor que la corriente del colector.
El funcionamiento dentro de un transistor pnp es muy similar al del tipo npn. Pero los roles de los electrones y los huecos se intercambian. Los voltajes de polarización externos y las direcciones de la corriente se invierten.
Si intenta entenderlo, invertir los voltajes de polarización externos polarizará hacia adelante la unión base-emisor de un transistor PNP y polarizará inversamente la unión base-colector. Dado que la unión base-emisor está polarizada hacia adelante, los agujeros en la región del emisor pueden moverse a través de la unión base-emisor y entrar en la región base. Al mismo tiempo, los electrones en la región de la base también pueden moverse hacia la región del emisor. Dentro del transistor PNP, la corriente del emisor se debe al movimiento de los orificios desde el emisor a la región de la base. Pero externamente, la corriente del emisor se debe al movimiento de electrones desde la región del emisor hasta el terminal positivo del voltaje de polarización externo. La corriente base producida en un transistor PNP se debe al movimiento de electrones desde la tensión de polarización externa hacia la región base.
Dado que la región de la base está ligeramente dopada; solo una pequeña cantidad de electrones en la región de la base se recombinan con los huecos de la región del emisor y el resto de los huecos se mueven hacia la región del colector. Internamente, este movimiento de agujeros en la región del colector produce la corriente del colector; pero externamente la corriente del colector es el flujo de electrones desde la tensión de polarización externa hacia la región del colector.
