Transistores NPN y Transistores PNP

Para empezar los transistores pnp como los npn son tan solo los transistores básicos que entran en la categoría de transistores de unión bipolar. Estos se utilizan en una gran cantidad de variedad de circuitos, que van desde la amplificación hasta encontrarlos en circuitos de modulación. El uso más frecuente que podemos encontrarlos entre sus aplicaciones es en su modo de funcionamiento completamente de encendido(on) y apagado(off), en otras palabras lo que se conoce como interruptor así de simple.

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¿Qué son los Transistores NPN y PNP?

Los transistores NPN y PNP son transistores de unión bipolar, no es más que un componente eléctrico y electrónico bastante común que se utilizan actualmente para el funcionamiento de todos los equipos eléctricos y electrónicos modernos. Para el funcionamiento de estos tipos de transistores se debe tanto por los electrones como los huecos. Una de las características más conocidas en los transistores PNP y NPN son las de amplificación de corriente. Estos tipos de transistores se utilizan como interruptores, amplificadores y osciladores en todas clases de circuitos electrónicos. Los transistores de unión bipolar se pueden encontrar tanto como partes de circuitos integrados como en componentes y equipos de usos diario.

Para los transistores de tipo PNP tendremos que los portadores de carga mayoritarios son huecos, mientras que en los transistores de tipo NPN tendremos que los electrones son los portadores de carga mayoritarios. No tal así para los transistores de efecto de campo(FET) los cuales solo tienen un tipo de carga portadora. El principio de funcionamiento de estos transistores se basa en los diodos con la unión tipo pn. Como en los transistores npn, los transistores de tipo n son mayoritarios, por lo tanto, se incluye una cantidad excesiva de electrones como portadores de carga. En los transistores pnp hay 2 tipos p que resultan en la mayoría de los portadores de cargas huecos.

La principal diferencia entre el transistor NPN y de uno PNP es que un transistor NPN opera cuando la corriente fluye a través de la base de este transistor. En este tipo de transistor, la corriente fluye desde el colector indicado por la letra C al emisor indicado por la letra E. Un transistor PNP opera o trabaja cuando no hay señal de corriente en la base del transistor señalizado por la letra B. En este transistor veremos que la corriente fluye desde el emisor (E) al colector (C). Podemos decir que un transistor PNP se enciende por una señal de referencia baja o señal a (tierra) y todo lo contrario en el transistor NPN la cual funciona por medio de una señal alta (corriente). Todo dependerá de las propiedades técnicas de cada transistor en cuanto a la señal para operar.

Características del Transistor NPN y Transistor PNP

La primera características del transistor PNP es que es un transistor de unión bipolar. El PNP, la primera letra P indica la polaridad del voltaje requerido para el terminal del emisor; la segunda letra la N indica la polaridad del terminal para la base. El funcionamiento del transistor del tipo PNP es exactamente opuesto al del transistor NPN. También tenemos que este tipo de transistor los mayores portadores de cargas son huecos. Los materiales que son utilizados para construir los terminales del emisor, la base y del colector en el transistor PNP son muy diferentes de los que utilizan en el transistor NPN. La configuración de polarización del transistor PNP se muestra en el esquema la siguiente diapositiva. Encontraremos en los terminales del colector a base del transistor PNP siempre tienen polarización inversa, luego se debe usar el voltaje negativo para el colector.

Fabricación del Transistor PNP

Las características de fabricación de los transistores PNP y NPN son similares, excepto que la polarización de las direcciones de voltaje y corriente se invierte para cualquiera de las tres configuraciones posibles, como una base común (CB), un emisor común (CE) y un colector común (CC). El voltaje entre la base y el terminal del emisor VBE es negativo en el terminal de la base y positivo en el terminal del emisor porque para un transistor PNP, el terminal de la base siempre está polarizado en negativo con respecto al emisor. Además, el voltaje del emisor es positivo con respecto al colector (VCE).

Las fuentes de voltaje conectadas a un transistor PNP, el emisor está conectado al Vcc con el RL, esta resistencia que posee limita la corriente máxima que fluye a través del dispositivo, que está conectado al terminal del colector. El voltaje base VB está conectado a la resistencia base RB, que está polarizada negativamente con respecto al emisor. Para hacer que la corriente base fluya durante un transistor PNP, el terminal base debe ser más negativo que el terminal emisor en un aproximado de unos 0,7v(voltios) o un dispositivo de Si. La gran diferencia más fundamental entre un PNP y un transistor PN es la polarización adecuada de las uniones del transistor; las direcciones de la corriente y las polaridades de la tensión son siempre opuestas entre sí.

Conceptos básicos del PNP

Los transistores pnp se forman con el tipo n presente entre los tipos p. La mayoría de estos portadores responsables de la generación de corriente que se encuentran en este transistor son huecos. La operación de funcionamiento es igual o similar a la del npn. Pero las aplicaciones de los voltajes o corrientes en términos de polaridad son totalmente diferentes en ambos casos.

Transistor NPN

El transistor NPN es también un transistor de unión bipolar. La primera letra N indica una capa del material con carga negativa y una P indica una capa con carga positiva. En estos transistores veremos que tienen un área positiva que se encuentra entre dos capas negativas. Los transistores NPN se utilizan generalmente en circuitos de conmutación, amplificando las señales eléctricas que pasan a través de ellos. Estos transistores están compuestos por 3 terminales(base, colector y emisor) y por medio de estos terminales o conductores se conecta el transistor a la placa o circuito electrónico. Cuando una corriente fluye a través del transistor NPN, el terminal de la base del transistor recibe la señal eléctrica, el colector genera una corriente eléctrica más fuerte que la que pasa por la base y por el emisor pasa esta corriente más fuerte al resto del circuito.

Este tipo transistor se usa generalmente gracias a su facilidad de producir. Para que el transistor NPN funcione correctamente, debe de estar constituido por un material semiconductor, que es el que permite pasar algo de corriente eléctrica, no de la misma cantidad que lo harían otros materiales conductores como los metales. El silicio(Si) es uno de los semiconductores más utilizados y los transistores NPN son los transistores más fáciles de fabricar con silicio. Las aplicaciones que aportan los transistores son increíbles en el desarrollo de las tecnologías modernas como las conocemos hoy en día.

Por ejemplo las computadoras necesitan que toda su información sea traducida a código binario(0 y 1), y este proceso se logra a través de la función de estos pequeños interruptores que se encienden y apagan en las placas de circuitos de los ordenadores. Se pueden usar los transistores NPN para lograr la función de modos de interruptores. Por medio de una señal eléctrica se logra el encendido del interruptor, mientras que la ausencia de señal el estado es apagado.

Fabricación del transistor NPN

El voltaje en el terminal de la base es positivo y negativo en el terminal para un transistor NPN. El terminal de la base siempre es positivo con respecto al terminal del emisor, pero también el voltaje de alimentación del colector es positivo con respecto al terminal del emisor. En el transistor NPN, el colector está conectado al VCC a través de la resistencia de carga RL. Esta resistencia de carga limita la corriente que fluye a través de la corriente base máxima. En este transistor el movimiento de electrones a través del terminal base que constituye la acción del transistor.

La característica principal de la acción del transistor es el vínculo entre los circuitos de entrada y salida. Para las propiedades de amplificación del transistor provienen del control que consigue que la base emplea sobre la corriente del colector al emisor. El transistor es un dispositivo que funciona con corriente. Cuando opera el transistor, la corriente IC fluye entre el colector y el emisor dentro del transistor. Sin embargo, esto solo ocurre cuando una pequeña corriente de polarización Ib fluye a través del terminal base del transistor.

Es un transistor NPN bipolar; la corriente es la relación de estas dos corrientes (Ic / Ib), la cual es denominada ganancia de corriente continua del dispositivo y se denota con el símbolo “hfe” o actualmente beta. El valor de beta puede ser bastante hasta unos 200 para transistores estándares, esta relación entre Ic e Ib es lo que hace que el transistor sea un amplificador muy útil en la electrónica. Cuando este transistor NPN se usa en una región activa, Ib proporciona la entrada e Ic proporciona la salida. Beta no tiene unidades, ya que es una proporción.

La ganancia de corriente del transistor desde el colector al emisor se llama alfa, es decir Ic / Ie es una función del transistor mismo. Como la corriente del emisor Ie es la suma de una corriente pequeña en base y una corriente grande en el colector, el valor de alfa está muy cerca de la unidad y para un transistor de señal de baja potencia típico, este valor varía en aproximadamente 0,950 a 0,999.

Diferencias entre el transistor NPN y PNP

Los transistores de unión bipolar son componentes de 3 terminales y están hechos de materiales dopados, a menudo utilizados en aplicaciones de amplificación y conmutación. En esencia hay un par de diodos de unión PN en cada BJT. Cuando el par de diodos se unen, forman una unión que coloca un tipo de semiconductor entre los mismos dos tipos. Por lo tanto, solo hay dos tipos de unión bipolar el PNP y el NPN. En semiconductores, los NPN tienen una movilidad electrónica característicamente más alta en comparación con la movilidad del agujero. Por lo que permite una gran cantidad de corriente y funciona muy rápido. Otro factor importante es que la fabricación de este tipo de transistor es fácil de construir con silicio.

Los transistores PNP como los NPN están compuestos de diferentes materiales y el flujo de la corriente de estos transistores también es diferente.
En el transistor NPN la corriente fluye desde el colector (C) al emisor (E), mientras que en el transistor PNP la corriente fluye desde el emisor al colector.
Los transistores PNP se componen de dos capas de material P con una capa intercalada de N Los transistores NPN se componen de dos capas de material N y se intercalan con una capa de material P.
En un transistor NPN, se le da un voltaje positivo al terminal del colector para producir un flujo de corriente desde el colector al Para el transistor PNP, se le da un voltaje positivo al terminal del emisor para producir un flujo de corriente desde el emisor al colector.
El principio de funcionamiento de un transistor NPN es tal que cuando aumenta la corriente al terminal base, el transistor se enciende y conduce completamente desde el colector al emisor. Cuando disminuye la corriente al terminal base, el transistor se enciende menos y hasta que la corriente es tan baja, el transistor ya no conduce a través del colector al emisor y se apaga.
El principio de funcionamiento de un transistor PNP es tal que cuando existe corriente en el terminal base del transistor, el transistor se abre la cual no permite el paso de corriente. Cuando no hay corriente en el terminal base del transistor PNP, el transistor conmuta permitiendo el paso de corriente.

Comparación entre Transistores NPN y PNP

NPN

En esto están presentes la mayoría de tipo N.
La mayoría de las concentraciones de los portadores son electrones.
Si la base del terminal se alimenta con la mayor cantidad de corriente, el transistor pasa al modo encendido o conmutado.
En el transistor npn, el flujo de corriente será desde el colector hasta el terminal del emisor.
En este transistor, la flecha apunta hacia afuera.

PNP

Están presentes la mayoría de los materiales de tipo P.
La mayoría de las concentraciones de los portadores en este tipo de transistores son huecos.
Para los valores bajos de las corrientes, el transistor está encendido o conmutado. De lo contrario, para valores altos de transistores de corriente, está apagado o abierto.
En el transistor pnp, el flujo de corriente se puede ver desde los terminales del emisor al colector.
En este transistor, la indicación de la flecha siempre apunta hacia adentro.

Las flechas en los transistores npn y pnp muestran las principales diferencias entre los transistores las cuales podremos fácilmente diferenciar. La flecha en npn apunta hacia el emisor mientras que para pnp la flecha está en la dirección inversa al npn. En ambos casos la flecha indica la dirección que tiene el flujo de corriente. Por tanto el funcionamiento será el mismo pero sus polaridades de polarización difieren según el tipo que sea el transistor.