Transistores

En Electrónica de Potencia, los transistores generalmente son utilizados como

interruptores. Los circuitos de excitación (disparo) de los transistores se diseñan para que
éstos trabajen en la zona de saturación (conducción) o en la zona de corte (bloqueo). Esto
difiere de lo que ocurre con otras aplicaciones de los transistores, como por ejemplo, un
circuito amplificador, en el que el transistor trabaja en la zona activa o lineal.
Los transistores tienen la ventaja de que son totalmente controlados, mientras que, por
ejemplo, el SCR o el TRIAC sólo dispone de control de la puesta en conducción. Los tipos de
transistores utilizados en los circuitos electrónicos de potencia incluyen los transistores BJT,
los MOSFET y dispositivos híbridos, como por ejemplo, los transistores de unión bipolar de
puerta aislada (IGBT). A continuación veremos cada uno de ellos.

Transistor Bipolar de Potencia (

TBP)

Más conocidos como BJTs (“Bipolar Junction Transistors”), básicamente se trata de
interruptores de potencia controlados por corriente. Como el lector recordará existen dos tipos
fundamentales, los “

npn” y los “pnp”, si bien en Electrónica de Potencia los más usuales y

utilizados son los primeros. La figura 2.15 muestra un recordatorio de los símbolos empleados
para representar los transistores bipolares.

Principio de funcionamiento y estructura

La operación normal de un transistor se hace con la unión J1 (B-E) directamente polarizada, y

con J2 (B-C) inversamente polarizada.
En el caso de un transistor npn, los electrones son atraídos del emisor por el potencial
positivo de la base. Esta capa central es suficientemente fina para que la mayor parte de los
portadores tenga energía cinética suficiente para atravesarla, llegando a la región de transición
de J2, siendo entonces atraídos por el potencial positivo del colector.
El control de Vbe determina la corriente de base, Ib, que, a su vez, se relaciona con Ic
por la ganancia de corriente del dispositivo.

En la realidad, la estructura interna de los transistores bipolares de potencia (TBP) es

diferente. Para soportar tensiones elevadas, existe una capa intermediaria del colector, con

baja concentración de impurezas (bajo dopado), la cual define la tensión de bloqueo del

componente.

La figura 2.17 muestra una estructura típica de un transistor bipolar de potencia. Los

bordes redondeados de la región de emisor permiten una homogeneización del campo

eléctrico, necesaria para el mantenimiento de polarizaciones inversas débiles entre base y

emisor. El TBP no soporta tensiones en el sentido opuesto porque la elevada concentración de

impurezas (elevado dopado) del emisor provoca la ruptura de J1 en bajas tensiones (5 a 20 V).

La preferencia en utilizar TBP tipo NPN se debe a las menores pérdidas con relación a

los PNP, lo cual es debido a la mayor movilidad de los electrones con relación a los agujeros,

reduciendo, principalmente, los tiempos de conmutación del componente.