TRANSISTORES
INDICE:
1.- ¿Qué
son los transistores?
2.-
Los transistores bipolares.
3.- Tipos
de transistores
4.- Los semiconductores.
5.- Como
funciona un transistor
6.- Formas
de funcionamiento y aplicadas básicas del transistor.
TRANSISTORES
1.- El transistor es un
componente electrónico que, entre otros usos, puede emplearse como amplificador
de la señal eléctrico o como interruptor de la corriente.
Los transistores pueden ser
bipolares o de efecto campo. Los más utilizados son los transistores bipolares.
2.- Los transistores bipolares
Estos transistores están
formados por tres capas: una capa central que se llama base, y dos capas
exteriores, que se denominan emisor y colector. Cada una de estas capas se
conecta con el resto del circuito mediante un electrodo.
Hay
dos tipos de transistores bipolares:
Transistores NPN. Están formados por una copa de semiconductor P situada
entre dos uniendo el colector y la base al polo positivo del generador
Transistores PNP. Están formados por una capa de semiconductor N colocada
entre dos capas de semiconductor P. Se conectan uniendo el colector y la base
al polo negativo del generador.
3.- Tipos de transistores
Transistor de contacto puntual:
Llamado también «transistor de
punta de contacto», fue el primer transistor capaz de obtener ganancia,
inventado en 1947 por John Bardeen y Walter Brattain. Consta de una base de
germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación
cobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas
que constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de modular
la resistencia que se «ve» en el colector, de ahí el nombre de transfer
resistor. Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es
difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía
desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de
unión debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
Transistor de efecto de campo:
El transistor de efecto de
campo de unión (JFET), fue el primer transistor de efecto de campo en la
práctica. Lo forma una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o
P. En los terminales de la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así
un transistor de efecto de campo tipo N de la forma más básica. Si se difunden
dos regiones P en una barra de material N y se conectan externamente entre sí,
se producirá una puerta. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al
otro drenador. Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor y
conectando la puerta al surtidor, estableceremos una corriente, a la que
llamaremos corriente de drenador con polarización cero. Con un potencial
negativo de puerta al que llamamos tensión de estrangulamiento, cesa la
conducción en el canal.
- El transistor de efecto de campo, o FET por sus siglas en inglés, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada.
- Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
- Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.
- Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.
Fototransistor:
Los fototransistores son
sensibles a la radiación electromagnética en frecuencias cercanas a la de la
luz visible; debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por medio
de la luz incidente. Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un
transistor normal, sólo que puede trabajar de 2 maneras diferentes:
Como un transistor normal con
la corriente de base (IB) (modo común);
Como fototransistor, cuando la
luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. (IP) (modo
de iluminación).
Transistor de unión bipolar:
El transistor de unión bipolar
(o BJT, por sus siglas del inglés bipolar junction transistor) se fabrica sobre
un monocristal de material semiconductor como el germanio, el silicio o el
arseniuro de galio, cuyas cualidades son intermedias entre las de un conductor
eléctrico y las de un aislante. Sobre el sustrato de cristal se contaminan en
forma muy controlada tres zonas sucesivas, N-P-N o P-N-P, dando lugar a dos
uniones PN.
Las zonas N (en las que
abundan portadores de carga Negativa) se obtienen contaminando el sustrato con
átomos de elementos donantes de electrones, como el arsénico o el fósforo;
mientras que las zonas P (donde se generan portadores de carga Positiva o
«huecos») se logran contaminando con átomos aceptadores de electrones, como el
indio, el aluminio o el galio.
La tres zonas contaminadas,
dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre
corresponde a la región de la base, y las otras dos al emisor y al colector
que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen
diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor está mucho más
contaminado que el colector).
El mecanismo que representa el
comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la
geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa,
epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.
4.- Los semiconductores
Los semiconductores son
materiales que normalmente son aislantes, pero que, en determinadas circunstancias,
permiten el paso de la corriente eléctrica.
Los más utilizados son el
silicio y el germanio, a los que se les suelen añadir pequeñas cantidades de
otros materiales llamadas impurezas, para aumentar su conductividad eléctrica.
Según cuales sean las impurezas que se añaden, se obtienen dos tipos de
semiconductores:
Tipo N.-
Se obtienen al añadir impurezas de fosfore o de antimonio. Tienen gran
tendencia a ceder electrones.
Tipo P.-
Se obtienen al añadir impureza de boro o indio. Tienen tendencia a
captar electrones.
5.- Como funciona un transistor
corriente a la base. La corriente que pasa entre el colector y el emisor es
mucho mayor que la corriente que pasa de la base al emisor
.
Es decir, el funcionamiento del transistor se puede controlar variando la
corriente que circula por la base. Con pequeñas variaciones de la intensidad de
base se provocan grandes variaciones en la intensidad de colector.
La corriente de base se puede modificar variando el valor de una resistencia
conectada en seria con ella.
Un transistor tiene tres
formas de funcionamiento:
En corte. Cuando no se le suministra corriente a la base, con lo que el transistor impide el paso de la corriente entre el colector y el emisor.
En saturación. Cuando la base recibe suficiente corriente como para que circule la máxima corriente entre el colector y el emisor.
En activa.
Cuando la base recibe una corriente inferior a la corriente de saturación.
Los encapsulados en los
transistores dependen de la función que realicen y la potencia que disipen, así
nos encontramos con que los transistores de pequeña señal tienen un encapsulado
de plástico, normalmente son los más pequeños; los de mediana potencia, son algo mayores y tienen en la parte trasera
una chapa metálica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente
refrigerado mediante radiador (TO-220, TO-218, TO-247...) ; los de gran
potencia, son los que poseen una mayor dimensión siendo el encapsulado
enteramente metálico . Esto, favorece, en gran medida, la evacuación del calor
a través del mismo y un radiador (TO-3, TO-66, TO-123, TO-213...).
Esta forma de funcionamiento
determina las aplicaciones básicas de un transistor: como interruptor y como
amplificador.
Cuando se emplea como interruptor, el transistor trabaja en corte y en saturación.
Cuando se emplea como amplificador, el transistor trabaja en activa.
Ganancia de un transistor:
La relación entre la corriente
de salida y la corriente de entrada de un transistor se denomina ganancia y se
calcula mediante la expresión siguiente:
Ganancia = intensidad de colector =
Ic
intensidad de base IB
|
Por ejemplo, si la ganancia de
un transistor es 50, esto significa que la intensidad de la corriente que
recorre el colector es 50 veces superior a la intensidad de la corriente que le
llega a la base. Dicho de otro modo, por cada partícula eléctrica que entra por
la base se desencadena el paso de 50 partículas del colector al emisor.
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Historia del transistor:
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