Contenido: Introducción. Tipos de transistores básicos. Estructura atómica de los semiconductores. Funcionamiento del transistor.
Objetivo: Al finalizar la competencia describirá los fundamentos teóricos de transistor, sin error.
Introducción
Transistor, en electrónica, denominación común para un grupo de componentes electrónicos utilizados como amplificadores u osciladores en sistemas de comunicaciones, control y computación.
Hasta la aparición del transistor en 1948, todos los desarrollos en el campo de la electrónica dependieron del uso de tubos de vacío termoiónicos, amplificadores magnéticos, maquinaria rotativa especializada y condensadores especiales, como los amplificadores.
Los componentes básicos del transistor son comparables a los de un tubo de vacío triodo e incluyen el emisor, que corresponde al cátodo caliente de un triodo como fuente de electrones.
El transistor fue desarrollado por los físicos estadounidenses Walter Houser Brattain, John Bardeen y William Bradford Shockley de los Bell Laboratories.
Este logro les hizo merecedores del Premio Nobel de Física en 1956.
Tipos de transistores básicos
Hay dos tipos básicos de transistor:
a) Transistor bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor)
Consta de tres cristales semiconductores (usualmente de silicio) unidos entre sí. Según como se coloquen los cristales hay dos tipos básicos de transistores bipolares.
– Transistor NPN: en este caso un cristal P está situado entre dos cristales N. Son los más comunes.
– Transistor PNP: en este caso un cristal N está situado entre dos cristales P
La capa de en medio es mucho más estrecha que las otras dos.
En cada uno de estos cristales se realiza un contacto metálico, lo que da origen a tres terminales:
– Emisor (E): Se encarga de proporcionar portadores de carga.
– Colector (C): Se encarga de recoger portadores de carga.
– Base (B): Controla el paso de corriente a través del transistor. Es el cristal de en medio.
El conjunto se protege con una funda de plástico o metal.
Nos centraremos en el transistor NPN:
b) Transistor de efecto de campo, FET (Field Effect Transistor) o unipolar
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.
Estructura atómica de los semiconductores
Las propiedades eléctricas de un material semiconductor vienen determinadas por su estructura atómica.
En un cristal puro de germanio o de silicio, los átomos están unidos entre sí en disposición periódica, formando una rejilla cúbica tipo diamante perfectamente regular.
Cada átomo del cristal tiene cuatro electrones de valencia, cada uno de los cuales interactúa con el electrón del átomo vecino formando un enlace covalente.
Al no tener los electrones libertad de movimiento, a bajas temperaturas y en estado cristalino puro, el material actúa como un aislante.
Funcionamiento del transistor
En un transistor se pueden combinar dos uniones para obtener amplificación. Un tipo, llamado transistor de unión npn, consiste en una capa muy fina de material tipo p entre dos secciones de material tipo n, formando un circuito como el mostrado en la siguiente figura.
El material tipo n a la izquierda del diagrama representa el elemento emisor del transistor, que constituye la fuente de electrones. Para permitir el avance de la corriente a lo largo de la unión np, el emisor tiene un pequeño voltaje negativo con respecto a la capa tipo p, o componente base, que controla el flujo de electrones.
El material tipo n en el circuito de salida sirve como elemento colector y tiene un voltaje positivo alto con respecto a la base, para evitar la inversión del flujo de corriente. Los electrones que salen del emisor entran en la base, son atraídos hacia el colector cargado positivamente y fluyen a través del circuito de salida.
La impedancia de entrada (la resistencia al paso de corriente) entre el emisor y la base es reducida, mientras que la impedancia de salida entre el colector y la base es elevada.
Por lo tanto, pequeños cambios en el voltaje de la base provocan grandes cambios en la caída de voltaje a lo largo de la resistencia del colector, convirtiendo a este tipo de transistor en un eficaz amplificador.
Similar al tipo npn en cuanto a su funcionamiento, el transistor de unión pnp dispone también de dos uniones y es equivalente al tubo de vacío denominado triodo.
Otros tipos con tres uniones, tales como el transistor de unión npnp, proporcionan mayor amplificación que los transistores de dos uniones.
Fuente: Enciclopedia encarta / Wikipedia.org / iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com