TRANSITOR

DEFINICION: El transistor consta de tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares: el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo,³²a diferencia de los resistores, condensadores e inductores que son elementos pasivos.

TIPOS DE TRANSITORES:

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 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 donantesde 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.

Transistor de efecto de campo

-Símbolo del transistor JFET, en el que se indican: drenador, surtidor y compuerta

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.

FOTOTRANSITOR:

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, solo 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).

El transistor bipolar como amplificador

El comportamiento del transistor se puede ver como dos diodos (Modelo de Ebers-Moll), uno entre base y emisor, polarizado en directo y otro diodo entre base y colector, polarizado en inverso. Esto quiere decir que entre base y emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de un diodo, es decir 0,6 a 0,8 V para un transistor de silicio y unos 0,4 para el germanio.

Lo interesante del dispositivo es que en el colector tendremos una corriente proporcional a la corriente de base: I_C = β I_B, es decir, ganancia de corriente cuando β>1. Para transistores normales de señal, β varía entre 100 y 300. Existen tres configuraciones para el amplificador transistorizado: emisor común, base común y colector común.

Emisor común

La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta al punto de tierra (masa) que será común, tanto de la señal de entrada como para la de salida. En esta configuración, existe ganancia tanto de tensión como de corriente. Para lograr la estabilización de la etapa ante las variaciones de la señal, se dispone de una resistencia de emisor, (R_E) y para frecuencias bajas, la impedancia de salida se aproxima a R_C. La ganancia de tensión se expresa:

{\displaystyle G_{V}=-{\frac {R_{C}}{R_{E}}}}

El signo negativo, indica que la señal de salida está invertida con respecto a la señal de entrada.

Si el emisor está conectado directamente a masa, la ganancia queda expresada de la siguiente forma:

El transistor bipolar frente a la válvula termoiónica

Antes de la aparición del transistor, eran usadas las válvulas termoiónicas. Las válvulas tienen características eléctricas similares a la de los transistores de efecto campo (FET): la corriente que los atraviesa depende de la tensión en el terminal llamado rejilla. Las razones por las que el transistor reemplazó a la válvula termoiónica son varias:

Las válvulas necesitan tensiones muy altas, del orden de las centenas de voltios, que son peligrosas para el ser humano.
Las válvulas consumen mucha energía, lo que las vuelve particularmente poco útiles para el uso con baterías.
El peso: El chasis necesario para alojar las válvulas y los transformadores requeridos para su funcionamiento sumaban un peso importante, que iba desde algunos kilos a decenas de kilos.

¿Cómo funciona un transistor?

Los transistores operan sobre un flujo de corriente, operando como amplificadores (recibiendo una señal débil y generando una fuerte) o como interruptores (recibiendo una señal y cortándole el paso) de la misma. Esto ocurre dependiendo de cuál de las tres posiciones ocupe un transistor en un determinado momento, y que son:

En activa. Se permite el paso de un nivel de corriente variable (más o menos corriente).
En corte. No deja pasar la corriente eléctrica.
En saturación. Deja pasar todo el caudal de la corriente eléctrica (corriente máxima).