Como funciona transistor NPN con detalle (Clase 42)
Summary
TLDREn este video se explica detalladamente el funcionamiento del transistor bipolar de tipo NPN, destacando su estructura, sus tres terminales (colector, emisor y base), y cómo se utiliza en circuitos eléctricos. El presentador describe el comportamiento del transistor en las zonas de corte, activa y saturación, explicando cómo la corriente de base controla la corriente de colector y emisor. Además, compara el funcionamiento del transistor con un grifo para simplificar su comprensión. Al final, se invita a los usuarios a suscribirse y activar las notificaciones del canal para recibir más contenido educativo.
Takeaways
- 🔧 El video trata sobre el funcionamiento del transistor bipolar de unión NPN, el más común.
- ⚡ Los transistores bipolares se dividen en dos tipos: PNP y NPN. Este video se enfoca en el NPN.
- 🔌 Un transistor tiene tres terminales: colector, emisor y base. Entre la base y el emisor hay una unión PN, lo mismo entre la base y el colector.
- 🔄 El transistor NPN permite que una pequeña corriente en la base controle una corriente mayor entre el colector y el emisor.
- 📈 El transistor tiene tres zonas de operación: corte, activa y saturación, que dependen de la corriente en la base.
- 💡 En la zona de corte, no hay corriente entre colector y emisor, mientras que en la zona activa, la corriente aumenta con la corriente de base.
- 🚪 En la zona de saturación, el transistor permite el paso máximo de corriente entre colector y emisor, sin posibilidad de aumentar más.
- 🔍 La ganancia de corriente, llamada beta o hFE, es la relación entre la corriente de colector y la corriente de base, pero varía entre transistores.
- 💻 El transistor se comporta como una llave o grifo: la corriente de base controla la cantidad de corriente que pasa entre colector y emisor.
- 🛠️ Se deben considerar los valores máximos de tensión y corriente en los transistores para evitar daños en los circuitos.
Q & A
¿Qué tipos de transistores bipolares existen?
-Existen dos tipos de transistores bipolares: PNP y NPN. En este video se explica principalmente el transistor NPN, que es el más utilizado.
¿Cómo está estructurado internamente un transistor NPN?
-El transistor NPN está compuesto por tres semiconductores: dos de tipo N y uno de tipo P. Estos se organizan en tres terminales llamados colector, emisor y base.
¿Cómo se comportan las uniones PN en un transistor NPN?
-Entre la base y el emisor, y entre la base y el colector, hay una unión PN. Estas uniones funcionan como diodos, permitiendo el paso de corriente bajo ciertas condiciones.
¿Qué ocurre cuando no hay corriente en la base del transistor?
-Cuando no hay corriente en la base, no circula corriente entre el colector y el emisor, y el transistor está en estado de corte. En este estado, la corriente de colector es cero y la tensión entre colector y emisor es máxima.
¿Qué es la corriente de base y cómo afecta al transistor?
-La corriente de base es una pequeña corriente que circula entre la base y el emisor. Esta corriente controla la corriente mucho mayor que fluye entre el colector y el emisor. A mayor corriente de base, mayor será la corriente de colector.
¿Qué sucede cuando el transistor entra en la zona de saturación?
-En la zona de saturación, el transistor deja pasar la máxima corriente posible de colector a emisor. La tensión entre el colector y el emisor es mínima y el transistor no puede aumentar más la corriente de colector, aunque aumente la corriente de base.
¿Qué es la ganancia estática de corriente (hFE o β) de un transistor?
-La ganancia estática de corriente (hFE o β) es la relación entre la corriente de colector y la corriente de base en un transistor. Este valor varía dependiendo del transistor, y los fabricantes lo proporcionan como un rango mínimo y máximo.
¿Cómo afecta el valor de β al funcionamiento del transistor?
-El valor de β determina cuánta corriente de colector dejará pasar el transistor en función de la corriente de base. Sin embargo, no existen dos transistores con el mismo β exacto, por lo que siempre se da un rango y se diseña el circuito considerando el caso más desfavorable.
¿Qué significa que un transistor esté en la zona activa?
-Un transistor está en la zona activa cuando hay una relación directa entre el aumento de la corriente de base y el aumento de la corriente de colector. En esta zona, el transistor amplifica la corriente.
¿Cómo se puede entender el funcionamiento del transistor mediante la analogía de un grifo?
-El transistor puede compararse con un grifo. La corriente de base sería como la llave del grifo, que regula cuánta agua (corriente de colector) puede salir. Si el grifo está cerrado (corriente de base cero), no sale agua (corriente de colector cero). A medida que se abre la llave (se aumenta la corriente de base), más agua (corriente de colector) puede fluir, hasta llegar a un punto en que, aunque se siga abriendo, no sale más agua porque el caudal es máximo (zona de saturación).
Outlines
💡 Introducción al transistor bipolar NPN
En esta sección, el narrador introduce el tema de los transistores bipolares, mencionando que existen dos tipos: PNP y NPN, siendo este último el más común. Se describe su estructura interna, compuesta por tres capas de semiconductores (dos de tipo N y una de tipo P) y se mencionan sus tres terminales: colector, emisor y base. También se hace una introducción a cómo identificar estos terminales y cómo funciona el transistor en los circuitos, prometiendo mostrar trucos para su uso.
🔍 Funcionamiento básico del transistor NPN
Aquí se explica cómo el transistor NPN funciona mediante una corriente de base a emisor que, aunque pequeña, permite que una corriente mucho mayor circule entre colector y emisor. Se introduce el concepto de la corriente de base y cómo esta controla la corriente de colector, que a su vez depende de la ganancia del transistor (beta). Se menciona que sin corriente de base, el transistor está al corte y no conduce, pero al aumentar la corriente de base, también lo hace la corriente de colector.
⚙️ Zona activa y saturación del transistor
Se explica el comportamiento del transistor en diferentes estados: corte, zona activa y saturación. En la zona activa, el transistor conduce y la corriente de colector aumenta al aumentar la corriente de base, mientras que la tensión colector-emisor disminuye. Al alcanzar la saturación, la corriente de colector ya no puede aumentar, incluso si se incrementa la corriente de base. Se enfatiza que en esta zona la relación entre corriente de base y colector ya no se cumple, a diferencia de la zona activa.
📏 Consideraciones sobre la beta y diseño de circuitos
Este segmento trata sobre la variabilidad de la ganancia (beta) entre diferentes transistores, explicando que los fabricantes proporcionan rangos de beta en lugar de valores fijos. Se recomienda diseñar circuitos teniendo en cuenta el valor más desfavorable de beta. También se repasan las tres zonas de operación del transistor (corte, activa y saturación), y cómo cada una afecta su comportamiento como una fuente de corriente dependiente.
🚰 Ejemplo práctico: El transistor como un grifo
El narrador compara el funcionamiento del transistor con el de un grifo, donde la corriente de base es similar a la apertura del grifo y la corriente de colector a la cantidad de agua que fluye. Explica que al aumentar la corriente de base, aumenta la corriente de colector, pero hay un límite más allá del cual, aunque se siga abriendo el grifo (aumentando la corriente de base), no aumentará más la corriente de colector. Este es el punto de saturación del transistor.
🔧 Polarización y límites máximos del transistor
En esta última parte, se habla sobre los valores máximos de operación de un transistor, como la tensión inversa aplicable, la corriente máxima de colector y otros parámetros clave en el diseño de circuitos. Se promete una futura explicación más detallada sobre cómo polarizar el transistor para que funcione en las tres zonas de operación (corte, activa y saturación). El vídeo concluye con una invitación a suscribirse al canal para más contenido educativo.
Mindmap
Keywords
💡Transistor bipolar
💡Transistor NPN
💡Terminales del transistor
💡Corriente de base
💡Corriente de colector
💡Zona de corte
💡Zona activa
💡Zona de saturación
💡Beta del transistor
💡Polarización del transistor
Highlights
Introducción al transistor bipolar y sus dos tipos: PNP y NPN, siendo el NPN el más comúnmente utilizado.
Explicación de la estructura interna del transistor NPN, que consiste en tres semiconductores: dos de tipo N y uno de tipo P.
Los tres terminales del transistor: emisor, colector y base, y la forma de identificarlos en un circuito.
El funcionamiento del transistor basado en la circulación de corriente entre la base y el emisor.
Comparación del transistor con un diodo entre la base y el emisor, y otro entre el colector y la base.
La corriente de base controla el paso de una corriente mayor desde el colector hacia el emisor.
Si no hay corriente de base, el transistor está en corte, y la corriente de colector es cero.
El transistor entra en la zona activa cuando la corriente de base incrementa, permitiendo que aumente la corriente de colector.
La tensión colector-emisor disminuye a medida que aumenta la corriente del colector.
El transistor alcanza la saturación cuando la corriente de colector ya no puede aumentar más, a pesar de un incremento en la corriente de base.
La ganancia de corriente del transistor, llamada beta (β), indica cuántas veces la corriente de colector es mayor que la de base.
La beta varía según el tipo de transistor, y los fabricantes no garantizan un valor exacto, sino un rango.
Comparación del transistor con un grifo: la corriente de base es como abrir la llave, y la corriente de colector es el flujo de agua.
La corriente de colector alcanza un máximo, como el flujo de agua de un grifo, cuando el transistor está saturado.
Es importante conocer los valores máximos de corriente y tensión que un transistor puede manejar, como la tensión inversa y la corriente máxima de colector.
Transcripts
[Aplausos]
bien en esta clase te voy a explicar el
transistor bipolar el transistor
jt de tipo n p
debes saber de que hay dos tipos de
transistores bipolares los pnp y los n
pm en este caso te voy a explicar
lnp n que es el más utilizado
como puedes ver la estructura interna se
compone de tres semiconductores dos de
tipo n y uno de tipo p así ordenados
como ves los transistores siempre todos
tienen tres terminales vienen
encapsulados en diferentes formatos como
puedes ver en la imagen y la forma de
identificarlos pues ya lo veremos más
adelante e identificar esos tres
terminales de momento vamos a centrarnos
en saber cómo funciona y cómo utilizarlo
en los circuitos para analizar los
mismos vale te enseñaré algún truco para
utilizar el transistor de una forma
sencilla
como ves los tres terminales se
denominan conector emisor y base
entre la base y el emisor como puedes
observar alguna unión pn
vale
efectivamente si vemos el circuito
equivalente entre la base el emisor lo
que tenemos es un diodo lo mismo ocurre
entre la base y el colector también
tenemos un unión pn como verse en su
circuito eléctrico equivalente también
tenemos entre colector y base un diodo
1pm y en el símbolo en el símbolo
también esta flecha recuerda un poco al
yodo recuerda el diodo pues esto es p
y esto sn pues lo mismo esto es p
y esto es n vale por lo tanto es una
forma también de identificar cuando veas
el símbolo qué tipo de transistores este
sería el tractor npm también
podemos hacer otro recto otro river que
sería el transistor nn no pincha o los
más atrevidos no penetra vale entonces
este transistor como vemos la flecha no
pincha a la base no pincha
bien o no penetra
vamos a ver cómo funciona mira lo que se
trata es de conseguir lo siguiente el
transistor le hacemos circular una
corriente de base a emisor una corriente
pequeña vale no de pequeña de base a
emisor es evidente que este diodo tiene
que conducir vale para que circule una
corriente pequeña que vamos a llamar
corriente de base porque como entra por
la base la vamos a quemar entre más
corriente de más vale corriente y sube
bien
por lo tanto para que para que haya
corriente tiene que haber una tensión
más alta en la base con respecto al
míster vale como siempre analizamos los
diodos tiene que haber más tensión en el
ano que en el 4
y qué hacemos con esa corriente bueno
pues lo que hacemos con esta corriente
es conseguir conseguir que el transistor
deje de pasar a través de colector a
emisor deje pasar una corriente mucho
mayor que esa corriente de base la
correcta pass ya es pequeña y lo que
conseguimos es hacer pasar una corriente
mucho mayor de colector emisor una
corriente mucho mayor de colector a
emisor esa corriente la vamos a
controlar entonces con esa corriente de
base a ésta la hagamos se llama
corriente de colector efectivamente como
puedes ver en su circuito equivalente
es esta fuente de corriente dependiente
que ya te expliqué al principio del
curso que va a valer beta a veces la
corriente de base es decir que en
función de la el valor que hagamos
circular de esta corriente vamos a dejar
pasar beta a veces dicha corriente vale
si no hay corriente de base esta fuente
intensidad vale 0 si hay mucha gente de
base habrá muchísima corriente de
colectora emisor que llamamos como te
dije corriente de conector
como ves entonces en un transistor en un
transistor nn entran dos corrientes
corriente de base más corriente de
colector y sale una corriente por el
emisor que es la suma de estas 2
vamos a ver cómo funciona este
transistor
o sea que hemos dicho que si no hay
corriente de base vamos a representa
aquí si no hay corriente de base si no
hay corriente de base si no hay
corriente de base no hay corriente
colector no hay corriente de colector
decimos que el transistor está al corte
o sea
cuando el transistor está al corte
es 0 y como consecuencia la corriente de
colector será cero y qué tensión
tendremos entre colector y emisor qué
tensión habrá entre colector y emisor
evidentemente el transistor como una
corriente de base
este diodo no conduce y por lo tanto la
fuente intensidad es un circuito abierto
o sea que la tensión que tendremos entre
el colector y emisor
será la máxima vale máxima que tengamos
en el circuito y aquí tendríamos base
tal perfecto
que si hacemos aumentar la corriente de
brasil si vamos aumentando la corriente
de base si vamos aumentando la corriente
de base si vamos aumentando la corriente
de base tiki tiki tiki tiki tiki city
evidentemente aumentará la corriente del
colector
[Música]
la tensión conector emisor hemos dicho
que en este primer tramo en esta primera
zona que llamamos zona de corte
que la tensión con el profesor es máxima
vale pues ahí podríamos un valor
máximo el que sea los voltios que sea
y
a medida que la corriente de colectora
aumenta a medida que la corriente de
colector aumenta la corriente que va
dejando pasar el transistor la tensión
colector emisor siempre
siempre va a disminuir típica difícil
para disminuir
pero claro llegará un momento en que ya
no puede disminuir más
y ahí tendríamos una tensión mínima
con lector emisor
y decimos que el sector estaría saturado
vale ya no puede seguir disminuyendo más
la tensión y el transistor estaría
saturado
es decir en esta zona en esta zona
mientras se cumple que si aumenta la
corriente de base aumenta la corriente
del colector
y disminuya la corriente a esa zona la
llamamos una activa zona activa
y cuando ya no podamos seguir
disminuyendo más el transistor ya deja
pasar toda la corriente que pueda haber
entonces
el transistor estará en la zona de
saturación
decimos que el trayecto está saturado la
corriente de colector evidentemente no
va a aumentar más porque el circuito es
la máxima corriente que podría circular
por el transistor sin embargo sin
embargo si podremos seguir aumentando la
corriente de base si podríamos seguir
aumentando la corriente pase pero
evidentemente esta fuente de intensidad
dependientes
este circuito equivalente sólo es válido
para la zona activa donde se cumple que
la corriente de colector que deja pasar
el transistor a través d
la unión colector emisor a través del
colector emisor
es beta a veces la corriente que hacemos
pasar de base a emisor
esta beta también en los catálogos de
los datos y la hoja de datos del
transistor lo llaman h su f
vale y la llamamos ganancia estática de
corriente ganancia estática
en corriente
y toma valores como 30 50 100 200
etcétera etcétera toma valores
dependiendo del tipo de transistor ahora
bien tener en cuenta que no hay dos
transistores exactamente iguales ve de
139 no existen dos transistores que
tengan la misma beta es imposible de
conseguir y los fabricantes lo que te
dice es que esta beta
varía entre un valor mínimo y un valor
máximo si tienes la suerte de comprar un
transistor y tener un valor máximo pues
bien pero nunca el fabricante te va a
decir la beta de este transistor vale 47
nunca siempre te van a dar un margen
vale y tú cuando haces el diseño de los
circuitos tienes que ponerte siempre en
el caso más desfavorable de la beta
conseguirá mejor una beta men men mínima
o considerar una beta máxima dependiendo
del caso y de la aplicación vale
bien entonces
ten esto muy en cuenta cómo funciona el
transistor las tres zonas que hay en la
zona asia
según de cómo se comportan pues se
comporta así como una fuente de
pendiente entre colector
y emisor
pues vale
el judo base colector estará polarizado
inversamente en la zona activa vale y en
la zona de corte también este diodo
normalmente estarían polarizado así éste
directamente de este inversamente chip y
por último en la zona de saturación en
la zona de saturación el transistor
el transistor cuidar y la beta va a ser
distinta de cero pero no se cumple esta
relación tenerlo en cuenta no se cumple
beta veces esto no se cumple esto se
cumple sólo en la zona activa o en la
zona de corte porque si es cero la
corriente base también es cero la
corriente de colector y en la zona de
saturación pues la tensión
esta fuente intensidad ya no se cumple
lo que tendríamos ahí sería una pequeña
tensión de 0 3 voltios por ejemplo esto
suele ser pues eso 03 voltios 04
dependiendo del tipo de transistor
así de sencillo que para que lo
entiendas mejor voy a ponerte un ejemplo
podemos considerar el transistor como un
grifo vale como un grifo un grifo vale
aquí tenemos la llave para regular
la cantidad de agua que quiero que salga
por aquí entonces tenemos el grifo
cerrado la llave va a ser igual que la
corriente de gases vale y la cantidad de
agua que sale por aquí va a ser como la
corriente de colector entonces si tengo
el grifo cerrado la llave la tengo
cerrada la corriente de base de cero no
sale agua no sale agua a medida que voy
abriendo la llave
más y más agua sale cuanto más
intensidad de base haga circular más
intensidad de colector deja pasar sin
embargo llegará un momento en que a
pesar de que siga abriendo la llave ya
no sale más agua del grifo ya no sale
más agua del grifo porque la bomba que
tenemos la bomba el caudal ya es el
máximo vale y aunque yo siga abriendo el
grifo no aumenta la corriente no olvida
o el acuerdo y ahí es lo mismo que el
transistor transistor está saturado y ya
no circula corriente más por colectora
emisora aunque sigamos aumentando la
corriente de base vale
evidentemente hay unos valores máximos
siempre los transistores que es tensión
inversa que podemos aplicar en ese diodo
emisor tensión colector emisor máxima
que tendremos entre colector y emisor
corriente máxima que vamos a tener a
través del transistor y la isu ce
etcétera etcétera bueno esos son valores
ya de diseño que ya veremos en circuitos
más adelante de acuerdo bien vamos a ver
cómo sería un circuito polarizando este
con este transistor para conseguir que
trabaje en esas tres zonas
[Música]
bueno gracias por tu atención hasta el
final del vídeo espero que te haya
gustado si es así por favor de la gusta
pulgar arriba y si no quieres perderte
ninguna de mis clases suscríbete a mi
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cada vez que suba un vídeo gracias y
hasta luego
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