EL TRANSISTOR BIPOLAR (PNP Y NPN)

El Transistor Bipolar

Antecedentes del Transistor Bipolar

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, teléfonos móviles, otros.

El transistor fue inventado por John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley en el año 1947. Los transistores podían desempeñar el mismo trabajo que una válvula de vacío, con la ventaja de ocupar mucho menos espacio y disipar mucho menos calor y no gastarse como sucedía con el emisor de las válvulas.

El diodo electrónico fue reemplazado por el diodo semiconductor compuesto por dos electrodos, uno denominado cátodo o emisor con exceso de electrones y el otro ánodo o colector con carencia de ellos, logrando un componente llamado pn (emisor-colector).

Fundamento Teórico

Un transistor bipolar está formado por dos uniones pn en contraposición. Físicamente, el transistor está constituido por tres regiones semiconductoras denominadas emisor, base y colector. Existen 2 tipos de transistores bipolares, los denominados NPN y PNP:

Transistores Bipolares npn y pnp.

A partir de este punto nos centramos en el estudio de los transistores bipolares NPN, siendo el comportamiento de los transistores PNP totalmente análgolo.

El emisor: en un transistor NPN es la zona semiconductora más fuertemente dopada con donadores de electrones, siendo su ancho intermedio entre el de la base y el colector. Su función es la de emitir electrones a la base.

La base: es la zona más estrecha y se encuentra débilmente dopada con aceptadores de electrones. 

El colector: es la zona más ancha, y se encuentra dopado con donadores de electrones en cantidad intermedia entre el emisor y la base.

Condiciones de funcionamiento

Las condiciones normales de funcionamiento de un transistor NPN se dan cuando el diodo  B-E se encuentra polarizado en directa y el diodo B-C se encuentra polarizado en inversa. En esta situación gran parte de los electrones que fluyen del emisor a la base consiguen atravesar ésta, debido a su poco grosor y débil dopado, y llegar al colector.

El transistor posee tres zonas de funcionamiento:

Zona de saturación: El diodo colector está polarizado directamente y es transistor se comporta como una pequeña resistencia. En esta zona un aumento adicionar de la corriente de base no provoca un aumento de la corriente de colector, ésta depende exclusivamente de la tensión entre emisor y colector. El transistor se asemeja en su circuito emisor-colector a un interruptor cerrado.




Zona activa: En este intervalo el transistor se comporta como una fuente de corriente , determinada por la corriente de base. A pequeños aumentos de la corriente de base corresponden grandes aumentos de la corriente de colector, de forma casi independiente de la tensión entre emisor y colector. Para trabajar en esta zona el diodo B-E ha de estar polarizado en directa, mientra que el diodo B-C, ha de estar polarizado en inversa. El propósito es amplificar, por esa razón el transistor tiene que trabajar en la zona ACTIVA.






Zona de corte: El hecho de hacer nula la corriente de base, es equivalente a mantener el circuito base emisor abierto, en estas circunstancias la corriente de colector es prácticamente nula y por ello se puede considerar el transistor en su circuito C-E como un interruptor abierto.

Los transistores se usan en su zona activa cuando se emplean como amplificadores de señales. Las zonas de corte y saturación son útiles en circuítos digitales.

TIPOS DE AMPLIFICADORES 

Amplificador de Base Común

Amplificador de Emisor Común (El más utilizado)

Amplificador de Colector Común

TIPOS DE ENCAPSULADOS DE TRANSISTORES

SIMBOLOGIA ELECTRÓNICA

Simbología / Símbolos electrónicos de diodos

Símbolo	Descripción		Símbolo	Descripción
	Diodo, rectificador Símbolo genérico			Diodo, rectificador Símbolo genérico
	Diodo, rectificador			Diodo zener Símbolo genérico
	Diodo zener			Diodo zener
	Diodo zener			Diodo zener
	Diodo Pin			Diodo Pin
	Diodo Tunel			Diodo Tunel
	Diodo rectificador tunel			Diodo Snap Diodo de recuperación de paso
	Diodo varicap / Varactor			Diodo varicap / Varactor
	Diodo varicap / Varactor			Diodo de voltaje variable
	Diodo Schottky			Diodo Schottky
	Diodo supresor de tensión			Diodo supresor de tensión
	Diodo de corriente constante			Diodo sensible a la temperatura
	Diodo emisor láser			Diodo sensible al magnetismo
	Foto-diodo			Foto-diodo bidireccional
	Foto-diodo de cátodo común			Foto-diodo de cátodo común
	Diodo emisor de luz - LED			Diodo emisor de luz - LED Bicolor, depende de la polaridad
	Display de LED, 8 segmentos			Display de LED, alfanumérico 5x7 (letra A de ejemplo)
	Diodo de rotura NPN			Diodo de rotura PNP
	Triodo PNPN			Puente de Graetz Puente rectificador de doble onda con 4 diodos
	Puente de Graetz Puente rectificador de doble onda con 4 diodos			Puente de Graetz Puente rectificador de doble onda con 4 diodos

Simbología Electrónica

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	Resistencia, tiene dos terminales sin polaridad.
	Capacitor Cerámico o No Polarizado.Tiene dos terminales y sin polaridad.
	Capacitor Electrolítico o de Tantalio. Tiene dos terminales y polaridad. El terminal que abarca es el negativo, mientras que el pequeño central es el positivo.
	Parlante. Tiene dos contactos, con polaridad. El positivo suele estar marcado en colorado o con un signo (+) mientras que el negativo va en negro o con un signo (-)
	Diodo LED. Tiene dos contactos normalmente. Tiene polaridad aunque como todo diodo se lo denomina ánodo y cátodo. El cátodo debe ir al positivo y el ánodo al negativo para que el LED se ilumine.
	Interruptor. Tiene solo dos terminales sin polaridad.
	Capacitor variable. Tiene dos terminales con un tornillo para ajustar su capacidad. No tiene polaridad.
	Resistencia Variable, potenciómetro o Trimpot. Tiene tres terminales, dos de los cuales son los extremos de la resistencia y el central es el cursor que se desplaza por la misma. En los potenciómetros suelen estar en ese orden, mientras que en los trimpot varia según su tipo.
	Batería. Tiene dos terminales. El positivo se lo indica con un signo (+) el que queda sin indicar es el negativo. Aunque a simple vista la placa mas grande es el positivo y la pequeña el negativo.
	Triac. Tiene tres terminales. Dos son por donde la corriente pasa (AC). Estas no tienen polaridad. La restante es la de control. Su posición y encapsulado varía según el dispositivo.
	Tiristor. Suele denominarse diodo controlado. Sus terminales son ánodo, cátodo y compuerta. Sus cápsula y patillaje cambia según el componente.
	Diodo. Tiene dos terminales, con polaridad. Uno es el ánodo y suele estar representado en el encapsulado por un anillo. El otro es el cátodo.
	Diodo Zenner. Idem anterior.
	Diodo Varicap. Idem anterior.
	Transformador. La cantidad de terminales varía segun cuantos bobinados y tomas tenga. Como mínimo son tres para los autotransformadores y cuatro en adelante para los transformadores. No tienen polaridad aunque si orientación magnética de los bobinados.
	Opto-Triac. Tiene cuatro terminales útiles, aunque suele venir en encapsulados DIL de seis pines. Dos terminales son para el LED que actual como control. Estos terminales son ánodo y cátodo. Otros dos terminales son del Triac, que como todo dispositivo de ese tipo no tiene polaridad.
	Transistor Bipolar PNP. Tiene tres terminales. Uno es la base, que aparece a la izquierda, solo. Otro es el emisor, que aparece a la derecha, arriba, con una flecha hacia el centro. El último es el colector, que aparece a la derecha, abajo.
	Transistor Bipolar NPN. La base esta sola del lado izquierdo. El emisor esta del lado derecho hacia abajo con una flecha, pero en este caso hacia afuera. El colector esta en el lado derecho superior.
	Transistor IGBT PNP. El emisor es el de la flecha, el colector el otro del mismo lado que el emisor mientras que la base esta sola del lado izquierdo.
	Transistor IGBT NPN. Sigue los mismos lineamientos anteriores.
	Cristal de Cuarzo. Tiene dos terminales sin polaridad.
	Puesta a tierra y masa, respectivamente.
	Amplificador Operacional. Tiene básicamente tres terminales. Dos de entrada de las cuales una es inversora (señalada con un -) y otra es no inversora (señalada con un +). La tercera es salida. Adicionalmente tiene dos terminales de alimentación y puede tener otras conexiones para, por ejemplo, manejar ganancia.
	Bobina o inductor sobre aire. Tiene dos terminales que no tienen polaridad. Esta armada sobre el aire, sin nucleo. Puede tener devanados intermedios.
	Bobina o inductor sobre núcleo. Idem anterior solo que esta montada sobre una forma.
	Relé. Tiene como mínimo cuatro terminales. Dos de ellos son para controlar la bobina que mueve la llave. Los otros dos (o mas) son de la llave en si.
	Lámpara de Neón. Tiene dos terminales sin polaridad.
	Instrumento de medición. Tiene dos terminales. Si llegase a tener polaridad ésta es representada por signos + y -.
	Piezzoreproductor o zumbador. Tiene dos terminales. No tiene polaridad.
	Conector. Suele esquematizar al conector RCA o al BNC. El terminal central suele ser señal y el envolvente suele ser masa.
	Antena. Dependiendo de tu forma tiene uno o dos terminales. Cuando tiene solo uno es el polo. Que suele ser algo como un trozo de alambre o una varilla telescópica. Cuando tiene dos el segundo es el plano de masa.
	Punto de conexión. Suele representar una toma de control, un pin determinado o una entrada. En su interior se rotula su función abreviada.
	Puente rectificador. Generalmente compuesto por cuatro diodos en serie. Tiene cuatro conexiones.
	Alternativa al puente rectificador. Idem Anterior.
	Pulsador Normal Abierto en estado de reposo. Tiene dos terminales sin polaridad.
	Pulsador Normal Cerrado en estado pulsado. Tiene dos terminales sin polaridad.
	Pulsador Normal Cerrado en estado de reposo. Tiene dos terminales sin polaridad.
	Punto de conexión. Suele representar una entrada o un punto de alimentación.
	Punto de empalme. Se emplea para unir un cable a otro.
	Compuerta Lógica. Con un circulo en la parte de salida es inversora, sin él es no inversora. Según el dispositivo vienen dos o mas en un mismo encapsulado. Ver hoja de datos para mas información.
	Resistencia sensible a la luz o LDR. Tiene dos terminales las cuales no son polarizadas.
	Fusible. Tiene dos terminales y no tiene polaridad.
	Jack Mono con corte. Tiene tres terminales. Uno es el común, que conecta con la masa de la ficha. Otro es la entrada de señal y el tercero el corte, que conecta cuando no hay ficha insertada.
	Selector. Viene de tres o mas contactos dependiendo de la cantidad de posiciones que tenga. No tiene polaridad aunque si orden de contactos. Cada selector tiene su propio esquema de conexionado.
	Carga. Suele representar una lámpara resistiva, aunque nada dice que sea solo eso.. Tiene dos contactos sin polaridad. De ser una carga polarizada se indica con + y -.
	Display de 7 segmentos. Generalmente de LED's cada segmento esta representado por una letra. El punto decimal es considerado un segmento a parte. Tienen nueve o mas contactos, dependiendo del fabricante. No hay nada estándar en estos displays por lo que es necesario consultar la hoja de datos de cada dispositivo en particular.
	Motor. Tiene dos contactos a menos que se indique lo contrario en el circuito. Cuando son de alterna no tienen polaridad. Cuando son de continua la polaridad se señala con un + y un -
	Interruptor con piloto de neón. Tiene tres conectores usualmente. Dos de ellos son de la llave y el tercero (que suele ser un delgado alambre) viene de la lámpara de neón para conectar al otro polo y así iluminarla.
	Opto  Acoplador con transistor Darlington. Tiene generalmente cinco conexiones aunque la cápsula sea DIL de 6 pines. Dos son para el LED de control y tres para el transistor darlington.
	Lámpara de descarga por gas de Xenón. Tiene tres terminales. Uno es el positivo de la lámpara, marcado en la ampolla de vidrio en forma oscura. El otro es el negativo, que también está en la ampolla aunque claro. Y el tercer terminal, de disparo, es una placa metálica que abraza la lámpara por afuera. Trabaja con alta tensión, por lo que si la tocas funcionando vas a chillar bastante.