Corriente a través de la unión polarizada inversa en el transistor [cerrado]

Es sorprendentemente difícil encontrar una buena descripción simple de cómo funciona un transistor. Esta descripción es de mi viejo libro de física. Sospecho que esto puede estar demasiado simplificado y estoy seguro de que una descripción completa se ejecutaría en muchas ecuaciones.

De todos modos, así es como se ve un transistor NPN:

entonces, como usted dice, la unión colector-base tiene polarización inversa y no fluye corriente.

Aunque no está claro en la imagen, la base es muy delgada y ligeramente dopada, por lo que la densidad de agujeros es bastante baja. Tan pronto como aplica un voltaje a la base, los electrones fluyen desde el emisor hacia la base y comienzan a combinarse con los agujeros. Estos electrones pueden entonces cruzar la unión base-colector y una corriente fluye entre el emisor y el colector. A medida que aumenta aún más el voltaje de la base, más electrones fluyen hacia la base desde el emisor, por lo que fluye más hacia el colector y fluye más corriente. Así es como la pequeña corriente entre el emisor y la base puede controlar la corriente mucho mayor entre el emisor y el colector.

Un transistor PNP funciona de la misma manera pero a la inversa.

Desde una primera aproximación, la zona de agotamiento de un diodo polarizado inversamente es simplemente una región aislante. Pero esto no explica la unión colectora de un transistor. Necesitamos mirar este efecto de aislamiento con más detalle.

En verdad, una zona de agotamiento no bloquea el movimiento de los portadores de carga que se encuentran allí. En cambio, (generalmente) no hay una población de portadores significativa allí en primer lugar. Una zona de agotamiento es un aislante como un vacío vacío: un voltaje colocado a través de un vacío producirá corriente cero, lo que demuestra que el vacío es aislante... sin embargo, cualquier carga inyectada desde el exterior fluirá fácilmente.

En un diodo invertido, los electrones del lado dopado con n podrían invadir la zona de agotamiento. Pero se verían obligados a retroceder por el fuerte campo electrónico en esa zona. Lo mismo sucede si los agujeros del lado dopado con p invaden la zona de agotamiento: son empujados hacia atrás nuevamente.

Pero, ¿y si arrojamos un montón de electrones en el lado dopado p de nuestro diodo? Claro, muchos serían tragados por los agujeros allí. Pero algunos irían a parar a la zona de agotamiento, donde serían fuertemente forzados a cruzar la unión y hacia el lado dopado con n. (Cuanto mayor sea el voltaje de polarización inversa, más rápido se moverán esas cargas). Por lo tanto, descargar cargas en el lado equivocado de un diodo invertido provocará una gran corriente.

Y eso es exactamente lo que hacen los transistores: en un transistor NPN, la región Emisora ​​descarga una gran cantidad de electrones en la Base dopada con p. Desde el punto de vista de la unión CB, esos electrones están en el lado equivocado de ese diodo. Algunos son tragados por agujeros, pero la mayoría deambulan por la región de la Base y llegan hasta la zona de agotamiento del Recolector. Si lo tocan, los agarra y los acelera con el campo de voltaje Vcb completo, arrojándolos a la región del colector. (Su gran KE hace que el Colector se caliente).

Entonces, je, un BJT es muy parecido a un triodo de tubo de vacío, donde la región del colector es como una placa de metal cargada positivamente, y la zona de agotamiento de la unión del colector es como un vacío con un gran voltaje colocado. Y lo que es peor[*], con los transistores NPN, si forzamos el Vbe inicialmente positivo a volverse cada vez más negativo, apaga el flujo de electrones, tal como lo hace un electrodo de rejilla.

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[*] Peor para aquellos a quienes no les gusta la idea de que los transistores BJT son como FET y triodos de vacío: se comportan como componentes de transconductancia, con la corriente de salida controlada por una señal de voltaje.

En la polarización inversa, los portadores minoritarios pueden contribuir con la corriente, no con los portadores mayoritarios. Por lo tanto, durante la polarización inversa del colector - diodo base, los electrones actúan como portadores minoritarios en los transistores npn y, debido a eso, se lleva a cabo la conducción actual.

En pocas palabras, y hablando de un NPN. La unión del emisor base está polarizada directamente para permitir que se inyecte corriente en el emisor. El transistor usa esta pequeña corriente inyectada y la amplifica en la corriente que fluye del Colector al Emisor. Los mecanismos para eso son complicados y no los cubriré. Pero, en esencia, si también desea que la unión del colector de la base tenga polarización directa, la corriente amplificada también fluirá hacia la base. Entonces no tendría un transistor, ya que estas corrientes deben mantenerse separadas.

La unión de la base del colector tiene polarización inversa para que atraiga a la mayoría de los portadores de carga y esta unión ofrece una alta resistencia a la corriente (como en el diodo de unión PN rev.)