Transistor de circuito bipolar

Transistor de Unión Bipolar

En el vasto mundo de los semiconductores, los materiales orgánicos e inorgánicos juegan un papel crucial, permitiendo controlar su conducción eléctrica mediante factores como la estructura química, la temperatura, la iluminación y la presencia de dopantes. El término «semiconductor» se deriva de su conductividad eléctrica, situada entre un metal (como el cobre o el oro) y un aislante (como el vidrio), con una brecha energética menor de 4eV, aproximadamente 1eV.

En la física del estado sólido, esta brecha energética o banda prohibida es un rango de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción donde no se permiten estados de electrones. A diferencia de los conductores, los electrones en los semiconductores necesitan adquirir energía, por ejemplo, de la radiación ionizante, para cruzar la banda prohibida y alcanzar la banda de conducción. Las propiedades de los semiconductores están determinadas por la brecha de energía entre las bandas de valencia y de conducción.

El Transistor de Unión Bipolar (BJT)

El transistor de unión bipolar (BJT, por sus siglas en inglés) es un dispositivo electrónico de tres terminales que puede amplificar o conmutar señales electrónicas. Está compuesto por la unión de tres capas de material semiconductor: una capa de tipo n, una de tipo p y otra de tipo n (en un transistor NPN) o de tipo p (en un transistor PNP). Las tres regiones del BJT se denominan emisor, base y colector.

La base, situada entre el emisor y el colector, es extremadamente delgada para facilitar el flujo de portadores de carga del emisor al colector. El BJT opera controlando el flujo de portadores de carga (electrones o huecos) desde el emisor hacia el colector mediante una pequeña corriente en la base. Al aplicar una pequeña corriente a la base, se altera el voltaje en la unión base-emisor, permitiendo que una corriente mayor fluya desde el emisor al colector. Los BJTs se utilizan como amplificadores o interruptores, dependiendo de su configuración en un circuito.

En un circuito amplificador, una pequeña señal de entrada en la base se amplifica a una señal de salida más grande en el colector. En un circuito de interruptor, el BJT está completamente encendido o apagado, dependiendo del voltaje aplicado a la base. Los BJTs son ampliamente utilizados en aplicaciones electrónicas, como amplificadores de audio, receptores de radio y circuitos lógicos digitales, siendo preferidos en aplicaciones de bajo voltaje y baja potencia por su alta ganancia de corriente y velocidades de conmutación rápidas.

Tipos de Semiconductores

Los semiconductores se clasifican en dos tipos básicos basados en sus propiedades electrónicas:

• Semiconductores Intrínsecos: Estos son semiconductores puros compuestos por un solo elemento (como el Silicio o el Germanio) sin dopaje intencional con impurezas. Conductan electricidad al calentarse, permitiendo que algunos electrones ganen suficiente energía para liberarse de sus enlaces y convertirse en electrones libres en la banda de conducción.
• Semiconductores Extrínsecos: Estos semiconductores impuros son intencionalmente dopados con impurezas para cambiar sus propiedades electrónicas. Se clasifican en:
• Semiconductores de tipo p: Aquí, átomos de impurezas como el boro se introducen en el material semiconductor. Estas impurezas tienen menos electrones de valencia que el material semiconductor, lo que resulta en la creación de «huecos» (ausencia de electrones) en la banda de valencia, conduciendo la corriente como portadores de carga positivos.
• Semiconductores de tipo n: En estos, átomos de impurezas como el fósforo se introducen en el material semiconductor. Estas impurezas tienen más electrones de valencia que el material semiconductor, creando exceso de electrones en la banda de conducción, conduciendo la corriente como portadores de carga negativos.

A continuación se presenta una tabla con 3 semiconductores intrínsecos y 2 tipos de semiconductores p y n, junto con 4 propiedades clave: