Uno de los primeros transistores en ver la luz fue el Bipolar Juntion Transistor que a partir de ahora llamaremos BJT por sus siglas en inglés. Pienso que es uno de los más faciles de comprender y una vez que se entiende el principio de funcionamiento del mismo se puede tomar como referencia para estudiar los demás tipos de transistores.
En un artículo para Transistores en general intentamos cubrir una explicación global sobre los principios que rigen la utilidad de los transistores. En el caso del BJT tiene la particularidad que puede ser usado como amplificador de señales (incluyendo sonido).
Cuando leemos libros sobre estudios del BJT veremos muchos circuitos, mallas y explicaciones dedicados al funcionamiento del BJT como amplificador de señales, sin embargo, a pesar de que se puede amplificar una señal usando un solo BJT, el resultado final puede presentar muchos errores y condiciones de falla que van relacionadas a la frecuencia de operación.
Para poder amplificar una señal de forma fiel se necesitarían complejos arreglos de transistores en cascadas, inclusión de filtros, muchos cálculos y factores que pueden obviarse gracias a que estos circuitos ya han sido integrados en un solo componente que se puede adquirir en el mercado, por eso no gastaremos esfuerzos en explicar cómo funciona un BJT como amplificador aunque si mencionaremos en cual zona de trabajo lo hace.
El BJT cumple lo descrito anteriormente sobre transistores, tiene tres terminales llamados Colector, Emisor y Base que se corresponden con Entrada, Salida y Activador respectivamente. En la siguiente imágen podremos ver un contraste de nuestro bloque general para transistores, la estructura interna de un BJT NPN y su simbolo electrónico .
El colector es el terminal que recibe el voltaje/corriente de entrada, según la estructura del transistor bjt la corriente circulará de colector a emisor y una pequeña corriente (de activación) circulará de base a emisor, esto describe claramente que el emisor es el terminal por el cual la corriente sale del transistor y la base el terminal por el cual se introduce una corriente de activación.
No podemos comprender por entero el BJT sin tomar en cuenta que éste puede usarse como amplificador, para ello voy a crear un cuadro intentando representar sus zonas de trabajo y luego evaluamos el proceso mediante el cual podemos lograr que un transistor se ubique en cualquiera de estas zonas.
Para intentar explicarlo de forma sencilla pensemos en algo que usamos a diario en casa, el grifo de agua, es perfecto para usarlo como ejemplo porque tiene tres partes, una por donde entra el agua, una por donde sale y otra por donde se regula la cantidad de agua que puede salir.
Ahora vamos a asignarle a nuestro grifo las tres zonas de trabajo.
La primera, zona de corte es cuando la válvula está cerrada completamente, sin importar cuanta presión de agua exista en la entrada no existirá agua en la salida, es decir, nuestra salida vale 0.
Luego existe un rango de apertura de la valvula que va entre mayor que 0% e igual a 100% en los cuales comenzara a salir agua según el porcentaje de apertura, a mayor apertura mayor cantidad de agua sale por supuesto. Esta zona podemos considerarla como zona activa porque existe una variación en la salida que es proporcional a la variación del elemento de control que en este caso es la válvula.
Cuando está abierta al 100% se puede decir que pasará por la válvula toda la presión disponible en la entrada, ya no es posible regular la salida y por lo tanto está en saturación.
Nuestro transistor es muy similar solo que presenta algunas variantes:
Si no existe un voltaje en la Base que supere el umbral de activación (0.7V para transistores de silicio), entonces no abrá corriente en el Emisor (salida) sin importar cuanto voltaje existe en el Colector (entrada), en este caso podemos decir que estamos en la zona de corte).
La zona activa es un poco más compleja de entender, para esto debemos considerar que los transistores poseen una ganancia llamada BETA B y que esta se multiplica por la corriente de Base (señal de entrada que se desea amplificar) para producir una corriente con igual forma de onda pero amplificada en B xCB entendiendo CB como corriente de base y condiciones ideales de trabajo.
Si suponemos que existe en la base una señal de 1ma y nuestro B es de 10 deberíamo tener una señal de salida de 10ma sin distorsión en la forma de señal. Cuando estas condiciones son posibles podemos decir que estamos en la zona activa.
Ahora suponemos que nuestro transistor tiene una B de 10, nuestro voltaje en el colector es de 50V y tenemos una resistencia RCE (Resistencia en serie del colector y el emisor) de 1k, según la Ley de Ohm nuestra corriente de saturación debería ser I=V/R=50V/1K=50mA, significa que no puede amplificar señales por sobre ese valor.
Así, si por la Base aparece una señal de 6mA según nuestra ganancia B debería obtenerse una salida de 6mAx10=60mA Pero nuestra combinacion de fuente VC/RCE (Voltaje colector entre resistencias colector emisor en serie) no puede entregar más de 50mA, por lo cual el transistor estará en zona de saturación y ya no sirve como amplificador de señales.
Estas son las zonas de trabajo del BJT pero nos interesan mas las sonas de corte y saturación ya que en nuestros siguientes articulos con ejemplos de aplicación veremos la función de conmutación y utilidad de la misma.
Hasta aquí gracias por haberme leído una vez mas.
