Transistor es un semiconductor con tres terminales, a saber, el emisor (E), la base (B) y el colector (C) y, por lo tanto, tiene dos uniones, la del emisor de base (BE) y la del colector de base (BC), como se muestra en la figura 1a. Este dispositivo puede funcionar en tres regiones diferentes, a saber, corte, activo y saturación. Los transistores están totalmente apagados en la región de corte mientras que están totalmente encendidos cuando funcionan en la región de saturación. Sin embargo, mientras funcionan en la región activa, actúan como amplificadores, es decir, pueden utilizarse para aumentar la fuerza de la señal de entrada sin alterarla significativamente.
La razón detrás de tal comportamiento puede ser entendida analizando el funcionamiento del transistor en términos de carga los portadores. Para ello, consideremos un transistor de unión bipolar npn (BJT) sesgada para operar en la región activa (la unión BE está sesgada hacia adelante mientras que la unión BC está sesgada hacia atrás) como se muestra en la figura 1b.
Aquí, en general, el emisor estará fuertemente dopado, la base ligeramente dopada y el colector moderadamente dopado. Además, la base será estrecha, el emisor será más amplio y el colector será mucho más amplio.
El sesgo hacia adelante aplicado entre la base y los terminales emisores del transistor causa el flujo de la base actual, IB en la región de la base. Sin embargo, su magnitud es menor (generalmente en términos de A como VBE es sólo alrededor de 0,6 V, en general).
Esto puede considerarse como el movimiento de electrones fuera de la región base o la inyección de agujeros en la región base, en sentido equivalente. Además, estos agujeros inyectados atraen los electrones de la región emisora hacia ellos, dando como resultado la recombinación de los agujeros y los electrones. Sin embargo, debido al menor dopaje de la base en comparación con el emisor, habrá más cantidad de electrones en comparación con los agujeros. Así, incluso después del efecto de recombinación, muchos más electrones quedarán libres. Estos electrones ahora atraviesan la estrecha región de la base y se mueven hacia el terminal del colector influenciados por el sesgo aplicado entre el colector y las regiones de la base.
Esto no constituye nada más que la corriente colectora IC moviéndose hacia el colector. De esto se puede notar que al variar la corriente que fluye hacia la región base (IB), se puede obtener una variación muy grande en la corriente colectora, IC. Esto no es más que la amplificación actual, lo que lleva a la conclusión de que el npn BJT operando en su región activa actúa como un amplificador de corriente. La ganancia de corriente asociada puede ser expresada matemáticamente como…
Ahora considere el transistor npn con la señal de entrada aplicada entre su base y los terminales emisores, mientras que la salida se recoge a través de la carga resistencia RC, conectado a través del colector y los terminales de la base, como se muestra en la figura 2.
Ahora considere el transistor npn con la señal de entrada aplicada entre su base y los terminales emisores, mientras que la salida se recoge a través de la resistencia de carga RC, conectada a través del colector y los terminales de la base, como se muestra en la figura 2.
Obsérvese además que se garantiza siempre que el transistor funcione en su región activa mediante el uso de las voltaje suministros, VEE y VBC. Aquí un pequeño cambio en el voltaje de entrada Ven se ve que cambia la corriente emisora IE apreciablemente como el resistencia del circuito de entrada es bajo (debido a la condición de sesgo hacia adelante). Esto a su vez cambia la corriente del colector casi en el mismo rango debido a que la magnitud de la corriente de base es bastante menor para el caso que nos ocupa. Este gran cambio en IC causa una gran Caída de tensión a través de la carga resistencia RC que no es más que el voltaje de salida.
Por lo tanto, se obtiene la versión amplificada del voltaje de entrada a través de los terminales de salida del dispositivo, lo que lleva a la conclusión de que el circuito actúa como un amplificador de voltaje. La expresión matemática de la ganancia de voltaje asociada a este fenómeno viene dada por
Aunque la explicación proporcionada es para el npn BJT, una analogía similar es válida incluso para el pnp BJT. Siguiendo con los mismos fundamentos, se puede explicar la acción amplificadora de otro tipo de transistores, a saber.., Transistor de efecto de campo (FET). Además hay que señalar que existen muchas variaciones en el circuito amplificador de los transistores como
- Primer set: Configuración común de base/puerta, configuración común de emisor/fuente, configuración común de colector/drenaje
- Segundo set: Amplificadores clase A, amplificadores clase B, amplificadores clase C, amplificadores clase AB.
- Tercer set: Amplificadores de una sola etapa, amplificadores de varias etapas, etc. Sin embargo, el principio básico de funcionamiento sigue siendo el mismo.
