¿Cuál es el estado de saturación y corte en un transistor?

¿Qué es básico?
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Los transistores son dispositivos semiconductores utilizados en circuitos electrónicos con fines de amplificación y conmutación. Operan en diferentes regiones conocidas como estados de saturación y de corte, cada uno con características específicas. Exploremos en detalle cuáles son los estados de saturación y corte en un transistor:

Estado de saturación:

  1. Definición:
    • El estado de saturación en un transistor ocurre cuando las uniones emisor-base (�EBVEB​) y colector-base (�CBVCB​) están polarizadas en directa.
  2. Condiciones de saturación:
    • En transistores NPN:
      • �BEVBE​ (voltaje a través de la unión emisor-base) es positivo.
      • �BCVBC​ (voltaje a través de la unión colector-base) es positivo.
      • El transistor está en estado ON y la corriente fluye libremente entre el colector y el emisor.
  3. Características de la saturación:
    • Baja resistencia: La unión colector-emisor ofrece una resistencia mínima al flujo de corriente, lo que permite una gran corriente de colector (�CIC​).
    • Corriente de colector saturada: �CIC​ está en su valor máximo según lo determinado por el circuito externo.
  4. Propósito de la saturación:
    • La saturación es deseable en aplicaciones de conmutación donde el transistor actúa como un interruptor cerrado, permitiendo el máximo flujo de corriente a través del colector.
  5. Voltaje de saturación (�CEsatVCEsat​):
    • El voltaje de saturación es la caída de voltaje en la unión colector-emisor cuando el transistor está saturado. Normalmente es muy bajo, cercano a 0,2 voltios.

Estado límite:

  1. Definición:
    • El estado de corte en un transistor ocurre cuando las uniones emisor-base (�EBVEB​) y colector-base (�CBVCB​) tienen polarización inversa.
  2. Condiciones de corte:
    • En transistores NPN:
      • �BEVBE​ es negativo (la base es más negativa que el emisor).
      • �BCVBC​ es negativo (la base es más negativa que el colector).
      • El transistor está en estado APAGADO y no fluye corriente entre el colector y el emisor.
  3. Características del corte:
    • Alta resistencia: La unión colector-emisor ofrece una resistencia muy alta al flujo de corriente, actuando efectivamente como un circuito abierto.
    • Corriente de colector cero: �CIC​ es prácticamente cero, ya que no fluye corriente a través del colector.
  4. Propósito del límite:
    • El corte es esencial en aplicaciones de conmutación donde el transistor actúa como un interruptor abierto, evitando que la corriente fluya a través del colector.
  5. Voltaje de corte (�CEcutoffVCEcutoff​):
    • El voltaje de corte es el voltaje a través de la unión colector-emisor cuando el transistor está en corte. Generalmente es el voltaje máximo permitido y se considera que el transistor está completamente apagado.

regiones operativas de transistores:

  1. Región activa:
    • El transistor opera en la región activa cuando la unión emisor-base está polarizada en directa y la unión colector-base está en polarización inversa. Es la región entre la saturación y el corte.
  2. Transición entre estados:
    • Los transistores realizan la transición entre saturación y corte según la señal de entrada, las condiciones de polarización y los circuitos externos conectados a ellos.
  3. Aplicaciones:
    • Los transistores se utilizan ampliamente en diversos dispositivos y sistemas electrónicos, como amplificadores, osciladores y circuitos digitales, aprovechando su capacidad para cambiar entre estados de saturación y corte.

Conclusión:

Comprender los estados de saturación y corte en un transistor es crucial para diseñar y analizar circuitos electrónicos. El hecho de que un transistor esté en saturación o en corte depende de las condiciones de polarización y de los voltajes aplicados a través de sus uniones. Estos estados juegan un papel fundamental en el funcionamiento de los transistores en aplicaciones que van desde la amplificación hasta la lógica digital.

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