Parámetros característicos del transistor

En este capítulo, se exponen los principales parámetros que se utilizarán para el trabajo con transistores.

Parámetro α

El parámetro α de un transistor indica la relación de semejanza que se produce en la corriente de colector y las variaciones de las corrientes del emisor.

Ecuación alfa

Así por ejejmplo, en el caso de que en un transistor se haya medido una variación de la corriente de colector de 7.92 mA, entre dos puntos de funcionamiento, y una variacioón de 8 mA en la corriente de emisor, tendremos que:

Ejemplo Ecuacion alfa

Dado que la corriente de base, suele ser muy pequeña, en la mayor parte de los transistores el valor del parámetro α se acerca a la unidad.

Ganancia de corriente o parámetro β de un transistor

La circunstancia de que una pequeña corriente de base controle las corrientes de emisor y colector mucho más elevadas, indica la capacidad que posee un transistor para conseguir una ganancia de corriente. Así, la ganancia de corriente de un transistor es la relación que existe entre la variación o incremento de la corriente de colector y la variación de la corriente base.

Ecuacion beta 1

Así, por ejemplo, en el caso de que en un transistor se obtenga una variación de corriente de colector de 8 mA y de 0.08 mA en la corriente de base, la ganancia será:

Ecuacion beta 2

La ganancia de corriente de los transistores comerciales varía bastante de unos a otros. Así, nos podemos encontrar transistores de potencia que poseen una β de tan sólo 20. Por otro lado, los transistores de pequeña señal pueden llegar a tener una β de 400. Por todo ello, se pueden considerar qe los valores normales de este parámetro se encuentran entre 50 y 300.

En las tablas de especificaciones técnicas, que facilitan los fabricantes de transistores, en vez de utilizarse la β para identificar la ganancia de corriente, se suele utilizar hFE. Así por ejemplo, para el transistor de referencia BC108 se lee en sus hojas de características, una hFE entre 150 y 290; lo que nos indica que la ganancia de corriente de este transistor, puede encontrarse entre estos valores.

¿Cómo es posible que en las hojas de características del transistor BC 108 nos indiquen que posee una ganancia comprendida entre 150 y 290?

La respuesta está en que la ganancia de corriente de un transistor varía de una forma sustanciosa con la corriente de colector. Además, la temperatura ambiente influye positivamente en el aumento de dicha corriente. Hay que pensar que al aumentar la temperatura de la unión del diodo colector aumenta el número de portadores minoritarios y, por tanto, se produce un aumento de la corriente de colector.

Para poder cuantificar este fenómeno, los fabricantes de transistores proporcionan, en las hojas de especificaciones técnicas, curvas de ganancia de corriente, donde se relacionan las variaciones que sufre β con respecto a la corriente de colector y a la temperatura ambiente.

En estas curvas, se puede apreciar cómo la ganancia de corriente aumenta hasta un valor máximo mientras la corriente de colector aumenta; sobrepasado ese límite, para mayores valores de dicha corriente, la ganancia decrece. También, se hace observar la existencia de tres curvas distintas, que indican diferentes condiciones de trabajo para diferentes temperaturas ambiente.

Cuando se diseña un circuito con transistores hay que tener en cuenta estas variaciones de la ganancia de corriente, de lo contrario se podrían cometer errores sustanciales, que invalidarían las condiciones de trabajo requeridas por el diseño inicial.

Relación entre los parámetros α y β

Combinando las expresiones de los parámetros anteriores: α = IC/IE y β = IC/IB y teniendo en cuenta la relación existente entre las diferentes corrientes que se dan en el transistor IE = IC+IB, se pueden encontrar las expresiones matemáticas que relacionen ambos parámetros, tal como se indica a continuación.

Ecuacion beta 3

Así, por ejemplo, para determinar el parámetro α de un transistor que tuviese una ganancia de corriente de 150, operaríamos así:

Ecuacion alfa 3

Tensiones de ruptura

Al igual que ocurría con los diodos, cuando se polariza inversamente cualquiera de las uniones de un transistor aparecen pequeñas corrientes inversas, que no provocarán la ruptura de dichas uniones si la tensión que se aplica no supera los valores máximos fijados en las hojas de especificaciones técnicas.

  1. Tensión inversa colector-base (VCBO) con el emisor abierto
    Tension inversa colector base

    En este caso, la unión formada por la base y el colector están polarizadas inversamente con la tensión VCB. Como ocurría con los diodos, esto provoca la circulación de una pequeña corriente de fuga (ICBO) que no será peligrosa hasta que no se alcance la tensión de ruptura de la unión. Normalmente esta tensión suele ser elevada (del orden de 20 a 300 V).

    Nunca deberá trabajarse, por supuesto, con una tensión superior a la indicada por el fabricante en sus hojas técnicas. Este dato suele aparecer indicado con las siglas VCBO.

  2. Tensión inversa colector-emisor con la base abierta
    Tension inversa colector emisor

    En este otro caso, se ha abierto la base, por tanto, se aplica una tensión entre el colector y el emisor que es igual a la suma de las tensiones de las fuentes de emisor a colector. Esta fuerte diferencua de potencial provoca un pequeño flujo de electrones que emite el emisor y que se sienten fuertemente atraídos por el potencial positivo de la fuente. El resultado es una pequeña corriente de fuga de emisor a colector ICEO. Al igual que ocurría anteriormente, el valor de esta corriente está determinado por la tensión colector-base (VCEO) aplicada. En las hojas técnicas también aparece la tensión máxima de funcionamiento (VCEO) que en ningún caso debe ser superada, para evitar el peligro de destrucción del semiconductor.

    Así, por ejemplo, para el transistor BC 108, en las hojas de especificaciones técnicas aparecen los siguientes valores para las tensiones de ruptura: VCBO = 30V y VCEO = 20V, lo que significa que este transistor nunca deberá operar con tensiones superiores a estos valores especificados.

Resistencia de entrada

Resistencia de entrada

Se podría decir que la resistencia de entrada de un transistor es la que presenta éste, visto desde los bornes de entrada.

Al observar la característica de transferencia del transistor, representada en la figura de abajo, se puede ver que la intensidad de base aumenta con la tensión base-emisor.

Resistencia de entrada

Pues bien, a la relación existente entre las variaciones de tensión base-emisor y las de la corriente de base, que se corresponden con la tensión y la corriente de entrada, se la denomina resistencia de entrada, es decir:

Ecuacion resistencia de entrada 1

Para realizar el cálculo de la resistencia de entrada nos valdremos de la curva característica de transferencia.

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Álvaro León Ruiz. Pilar Martínez Jiménez. Marta Varo Martínez.

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