¿Cuál es el modo activo de un transistor?

No hablaría del modo activo, sino de la región activa.

Este es un término utilizado en particular para dispositivos BJT (Transistor de unión bipolar).

Descuidando la conexión masiva, generalmente un BJT es un dispositivo de dos puertos . Eso significa, en este contexto, que hay dos voltajes que definen la región de operación de un BJT.

No entraré en los detalles de la física aquí, ya que su pregunta está claramente dirigida a una respuesta ‘simple’, pero con referencia al siguiente diagrama de un dispositivo NPN:

Los dos voltajes definitorios son:

base a emisor: [matemática] V_ {BE} [/ matemática]

colector a emisor: [matemática] V_ {CE} [/ matemática]

Debido a la física y la construcción de tal NPN, el subconjunto previsto de regiones operativas se llama conducción directa y gira alrededor de [math] V_ {BE} [/ math] como el voltaje principal.

Para [math] V_ {BE} [/ math] por debajo de un cierto umbral de voltaje (alrededor de 0.7V para dispositivos de señal pequeños), se dice que el transistor está en corte . Esto esencialmente significa que el BJT no conduce corriente y es básicamente una resistencia muy grande.

Cuando [math] V_ {BE} [/ math] supera el umbral de activación, el transistor puede estar en una de las dos regiones dependiendo del valor de [math] V_ {CE} [/ math].

Si [math] V_ {CE} [/ math] está por debajo de cierto valor, alrededor de 0.2V, el transistor está en su región de saturación , donde básicamente actúa como un diodo grande, mostrando una resistencia muy baja entre el colector y el emisor, sin embargo sacando mucha corriente de la base.

En el momento [math] V_ {CE} [/ math] se eleva por encima de 0.2–0.3V con respecto al emisor, el BJT finalmente entra en la región activa .

En esta región de operación, para un amplio rango de valores [matemáticos] V_ {CE} [/ matemáticos], la corriente del colector es esencialmente independiente de estos voltajes y es una relación fija, llamada [matemática] \ beta [/ matemática] ( beta), de la corriente base:

[matemáticas] I_C = \ beta I_B [/ matemáticas]

En esta región, es posible utilizar una corriente muy pequeña (digamos 100 veces más pequeña), que ingresa a la base, para modular una corriente mucho mayor, que fluye a través del colector.

Esta operación se llama amplificación de corriente y es lo que hace que los BJT sean tan interesantes 🙂

Modos de operación

A diferencia de las resistencias, que imponen una relación lineal entre voltaje y corriente, los transistores son dispositivos no lineales. Tienen cuatro modos distintos de operación, que describen la corriente que fluye a través de ellos. (Cuando hablamos del flujo de corriente a través de un transistor, generalmente nos referimos a la corriente que fluye desde el colector al emisor de una NPN ).

Los cuatro modos de operación del transistor son:

  • Saturación : el transistor actúa como un cortocircuito . La corriente fluye libremente del colector al emisor.
  • Corte : el transistor actúa como un circuito abierto . No fluye corriente del colector al emisor.
  • Activo : la corriente del colector al emisor es proporcional a la corriente que fluye hacia la base.
  • Reverse-Active : al igual que el modo activo, la corriente es proporcional a la corriente base, pero fluye en reversa. La corriente fluye del emisor al colector (no, exactamente, para qué propósito fueron diseñados los transistores).

Para determinar en qué modo se encuentra un transistor, debemos observar los voltajes en cada uno de los tres pines y cómo se relacionan entre sí. Los voltajes de base a emisor (VBE), y de base a colector (VBC) configuran el modo del transistor:

El gráfico de cuadrante simplificado anterior muestra cómo los voltajes positivos y negativos en esos terminales afectan el modo. En realidad es un poco más complicado que eso.

Veamos los cuatro modos de transistor individualmente; investigaremos cómo poner el dispositivo en ese modo y qué efecto tiene sobre el flujo actual. Transistores – learn.sparkfun.com

A pedido trato de explicar lo más simple posible.

El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas con un colector de tres terminales, base y emisor.

Consideremos el colector y el emisor como terminal abierto. Y la base actúa como terminal de control cuando aplicamos el voltaje apropiado, permite que la corriente fluya entre el colector y el emisor (significa que el colector y el emisor están en cortocircuito a través de la base). Este flujo de corriente entre el colector y el emisor se conoce como región activa. Pero por encima de cierto límite, el puente se rompe.

Las características a continuación muestran el funcionamiento más apropiado del transistor.

Básicamente, el modo activo es un modo o forma de operar el transistor dependiendo de la polarización entre el emisor, la base y el colector.

Por lo tanto, se dice que un transistor está en modo activo cuando su unión Emisor-Base es polarización directa y la unión Colector-Base es polarización directa.

La siguiente pregunta es ¿Qué sucede dentro del transistor durante el modo activo?

Estoy usando el transistor NPN como un ejemplo para explicar . Y ya dije que la unión de la base del emisor es polarización directa, por lo que el emisor está conectado al terminal negativo y la base está en el potencial positivo, por lo tanto, el emisor que está muy dopado emite electrones de la región del emisor a la región de la base, pero la base está muy ligeramente dopada y, por lo tanto, solo pocos electrones se recombinan con el agujero y este electrón de recombinación fluye a través del terminal base que forma la corriente base y esta base para emitir corriente se llama corriente de difusión porque aquí la corriente se debe al voltaje o potencial aplicado.

Ahora el electrón en la región base va a la región del colector y este colector a la corriente base se llama corriente de deriva porque la corriente se debe al campo eléctrico generado en la unión Colector-Base como resultado de polarización inversa y dado que esta unión es polarización negativa, El colector tiene un potencial positivo y, por lo tanto, atrae el electrón que forma la corriente del colector.

Aplicando KCL, Ie = Ib + Ic. Y también en este modo el transistor se usa como amplificador.

Es un método de polarización BJT utilizado para aplicaciones de amplificador. Colocando el transistor en una región operativa activa, una región que está un poco por encima del punto de corte y por debajo del punto de saturación del dispositivo … una condición inactiva del BJT. .

Es en el modo activo donde una pequeña cantidad de corriente fluye o se escapa de tal manera que cualquier señal adicional introducida o detectada en la entrada activará el transistor para proporcionar una corriente más grande correspondiente para fluir en el lado de salida.

Esta pregunta ya ha sido respondida hace unos días

en modo BJT lineal, un transistor siempre está activo y polarizado a +.7 voltios o más

por lo que siempre está en modo de conducción mientras se amplifica la señal lineal.

El modo básicamente activo se usa para la amplificación. En este modo, el colector aumenta con un aumento en la corriente base. Y el emisor de la base es polarización directa y el colector de la base es polarización inversa en este caso.

Es el modo en el que el transistor hace algo útil, como amplificar algo de música o hacer algunos números. Se requerirá un poco de jugo de electrones recién prensados.

Cuando la unión del emisor y la base es polarización directa, y la unión de la base y el colector es polarización inversa, el transistor está en modo activo.