Lectura Transistores..

210 Fundamentos de microelectrónica, nanoelectrónica v fotónica
9,2 FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR
Segúrn vimos en el Capítulo 4, en la unión de dos semiconductores de diferente si-eno (r.rnión7r-rr)
se produce en el equilibrio una curvatLlra de las bandas de ener-uía con nna caída de voltaje Ven la
región de carga espacial. Esta situación ocune también en cada una de las dos uniones de un transistor.
Típicamente el transistor se construye con una estructllra no simétrica. de forma que la concentración
de impurezas en el emisor sea mucho más alta que en la base, y en ésta la concentración
de impurezas sea a su vez más elevada que en el colector. Teniendo en cuenta estos hechos, en la
Figura 9.4 se ha representado la estructnra de bandas para Lln transistor de tipo prtp. o para ser rrás
precisos, ¡t*-rt-¡'t. Nótese que el nivel de Fermi en el equilibrio es constante a lo lerrgo de toda
la estructura. Además, de acuerdo con el diseño. la curvatura de las bandas es más abrupta, y la
región de carga espacial más estrecha. en la unión de emisor que en la unión de colector. En la Figura
9.4 se ha incluido también las curvas de distribución en energía de electrones y huecos. n(Er
y p( E), en cada una de las regiones una vez que se establece el equilibrio tennodinámico. Según se
indica. existe una alta densidad de huecos en el emisor v colector v de electrones en l¿r base.
tr
-c
tr.
tr
Región de carga
-y"It
espacral
.l ,1
...'-. )_
L
Nd
Figura 9.4. Estructura de bandas de un transistortípico tipo p-n-p en equilibrio, sin ninguna
tensión de polarización aplicada en los terminales. Las curvas sombreadas
muestran la función de distribución de los electrones y huecos en cada una
de las regiones del transistor.
9.2.1. Operación en la reg¡ón act¡va
Cuando el transistor 7)-n-p se polariza en lii región ¿rctiva, esto es V,.r>0 y V
orr0,la unión de enriso:
queda polarizada en directo mientras qr"re la unión de colector está polarizada en inverso. Recuér'clese
qlre en polarización directa el voltaje V.r, suele sel de unas décimas de voltio, esto es, rneuor qllel
potencial de contacto asociado a la unión, mientl'as qlle en polarización inversa el potencial V puede
oscilar en varias decenas de voltio. Desde Lln pllnto de vista energético, la aplicación del volti¡e
Vu, significa que la barrera emisol'/base disminuye en una pequeña cantidad. dada por c¡Vou,y 1.,
bamera base/colector aurnenta en mayor ploporción, en la cantidad elV rr- se-9ún se muestla en FigLrra
9.5a. En consecuencia. si se consideraran las uniones separadamente debería existir una colriente
elevada dominada por los portadores mayoritarios en la unión de emisor. y simultáneamente ur.lr-,