En esta ocasión te hablaremos sobre los transistores. Aprenderás la definición de transistor y todo lo relacionado con su funcionamiento. El símbolo que se utiliza para identificarlos, así como un poco de su historia.
Por supuesto también conocerás los diferentes tipos de transistores que existen. Igualmente te mostraremos las partes que componen un transistor. En otras palabras, todo lo que necesites saber sobre transistores, lo encontrarás aquí en Buscador.
¿Qué son los transistores?
Los transistores son componentes básicos de los microchips. Los podemos encontrar en infinidad de dispositivos. Desde calculadoras, hasta ordenadores.
La definición de transistor nos indica lo siguiente:
Un transistor es un dispositivo semiconductor que transfiere una señal débil desde un circuito de baja resistencia a un circuito de alta resistencia.
La palabra trans significan propiedad de transferencia, mientras que istor significa propiedad de resistencia ofrecida a las uniones. En otras palabras, es un dispositivo de conmutación que regula y amplifica la señal eléctrica como voltaje o corriente.
Historia del transistor
Los transistores fueron inventados en en el año de 1947. Su creación se acredita a los científicos de Bell Laboratories, William Shockley, Walter Brattain, y John Bardeen.
Este equipo de científicos, dirigido por Shockley, había intentando desarrollar un nuevo tipo de amplificador para el sistema telefónico de los Estados Unidos. En su lugar inventaron un dispositivo que ha tenido aplicaciones mucho más extendidas. Tanto Bardeen, como Brattain fueron los responsables de fabricar el primer transistor práctico, conocido como transistor de contacto puntual. Esto fue el 16 de diciembre de 1947.
Aunque William Shockley había jugado un rol importante en el proyecto, al final fue excluido del mismo. Sin embargo, durante una conferencia de física, Shockley descubrió por sí solo la teoría del transistor de unión. Es decir, un dispositivo mucho mejor que el transistor de punto de contacto creado por Brattain y Bardeen.
Mientras que Bardeen abandonó los Laboratorios Bell, Brattain permaneció un tiempo más antes de retirarse para trabajar como maestro. Por su parte, Shockley fundó su propia empresa de fabricación de transistores.
Años más tarde, en 1956, Bardeen, Brattain y Shockley recibieron el Premio Nobel de Física por su descubrimiento.
¿Cómo funcionan los transistores?
En los transistores, un interruptor mecánico tradicional habilita o deshabilita el flujo de electricidad. Lo hace conectando o desconectando físicamente dos extremos del cable. En estos dispositivos, una señal le dice al transistor que conduzca o aísle. Por lo tanto, habilita o deshabilita el flujo de electricidad.
Por lo tanto, los transistores tienen la propiedad de actuar como un aislante en algunas circunstancias. También actúa como un conductor en otras condiciones. Dicha propiedad es exclusiva de los materiales conocidos como “semiconductores“.
Para fabricar un transistor generalmente se utiliza silicio debido a su alto voltaje, mayor corriente y menor sensibilidad a la temperatura. La sección emisor-base que mantiene la polarización directa. Constituye la corriente base que fluye a través de la región base. En este caso la magnitud de la corriente base es muy pequeña.
La corriente de base provoca que los electrones se muevan hacia la región del colector o produzcan un agujero en la región de la base. Por su parte, la base del transistor es muy delgada debido a que tiene menos electrones en comparación con el emisor. En el emisor hay muy pocos electrones que se combinan con el agujero de la región de la base.
Los electrones que restan se mueven hacia la región del colector y constituyen la corriente del colector. En consecuencia, se puede decir que la mayor corriente del colector se obtiene variando la región base.
Finalmente, cuando la unión del emisor se polariza hacia adelante y la unión del colector se polariza hacia atrás, se dice que está en la región activa.
Partes de un transistor
Todos los transistores están compuestos por tres terminales: emisor, colector y base. Cada una de estas partes del transistor las detallamos a continuación:
Emisor
El emisor es la sección que suministra la mayor parte de carga. El emisor siempre se mantiene conectado en polarización directa con respecto a la base. Por lo tanto, suministra la carga mayoritaria a la base. La unión emisor-base induce una gran cantidad de carga mayoritaria en la base debido a que está muy dopada y tiene un tamaño moderado.
Colector
El colector es la sección que recoge la mayor parte del portador de carga mayoritario que suministra el emisor. En este caso, la unión colector-base siempre se encuentra en polarización inversa. Su función principal es eliminar las cargas mayoritarias de su unión con la base. Por su parte, la sección colectora del transistor se encuentra moderadamente dopada. Sin embargo, es de mayor tamaño para que pueda recolectar la mayor parte de la carga que suministra el emisor.
Base
La base es la sección central del transistor. La base forma dos circuitos: el circuito de entrada con el emisor, y el circuito de salida con el colector. El circuito de la base del emisor está polarizado hacia adelante y ofrece baja resistencia al circuito. En el caso de la unión colector-base, esta tiene una polarización inversa.
Además, ofrece la mayor resistencia al circuito. Debido a que la base del transistor está ligeramente dopada y es muy delgada. Ofrece una mayor carga a la base.
Símbolo del transistor
En la siguiente imagen puedes ver el símbolo del transistor. Este es el símbolo que normalmente aparece en un diagrama de circuitos electrónicos.
La flecha en el símbolo indica la dirección del flujo de corriente convencional en el emisor con polarización directa aplicada a la unión emisor-base. Como se puede ver, la única diferencia entre el transistor NPN y PNP se encuentra en la dirección de la corriente.
Tipos de transistores
Hay muchos tipos diferentes de transistores y cada uno varía en sus características. Incluso todos tienen sus propias ventajas y desventajas.
Muchos de estos transistores se utilizan principalmente para aplicaciones de conmutación. Otros se utilizan tanto para conmutación como para amplificación.
A continuación puedes ver los distintos tipos de transistores:
Transistores de unión bipolar
Los transistores de unión bipolar son transistores que se componen de 3 regiones: la base, el colector y el emisor. Es el tipo de transistor más común. A diferencia de lo que sucede con los transistores FET. El transistor de unión bipolar es un dispositivo controlado por corriente.
Es decir, una pequeña corriente que ingresa en la región de base del transistor. Provoca un flujo de corriente mucho mayor desde el emisor a la región del colector. Cabe mencionar que los transistores de unión bipolar se encuentran en dos tipos principales: NPN y PNP.
Un transistor de tipo NPN, es aquel en el que gran parte de los portadores de corriente son electrones. En este caso, los electrones que fluyen desde el emisor al colector, forman la base de la mayor parte del flujo de corriente a través del transistor. Por el contrario, en los transistores PNP la mayoría de los portadores de corriente son agujeros.
Generalmente los transistores de unión bipolar son el único tipo de transistor que se enciende mediante la entrada de corriente. Esto se debe a que tienen una impedancia de entrada más baja en comparación con otros transistores. La baja resistencia permite que la corriente fluya a través de la base del transistor.
Gracias a esta menor resistencia, son transistores que tienen la mayor amplificación de todos los transistores. Su desventaja sin embargo, es que debido a que tienen una impedancia de entrada baja, pueden causar carga en un circuito.
La carga se presenta cuando un dispositivo puede extraer una corriente significativa de un circuito con ello se perturba la fuente de alimentación del circuito.
Transistores de efecto de campo
Los transistores de efecto de campo son transistores que también se componen de 3 regiones: una puerta, una fuente y un drenaje. A diferencia de los transistores bipolares, son dispositivos controlados por voltaje. Es decir, un voltaje colocado en la puerta controla el flujo de corriente desde la fuente hasta el drenaje del transistor.
Además, los transistores de efecto de campo tienen una impedancia de entrada muy alta. desde varios megaohmios de resistencia, hasta valores mucho más elevados. Debido a esta alta impedancia de entrada, muy poca corriente pasa por ellos.
En consecuencia, los transistores de efecto de campo, extraen muy poca corriente de la fuente de alimentación de un circuito. Como resultado, son transistores que no perturban los elementos de potencia del circuito original al que están conectados. En otras palabras, este tipo de transistores no provocarán que la fuente de alimentación se descargue.
Sin embargo, hay un inconveniente con los transistores de efecto de campo. No proporcionarán la misma amplificación que se podría obtener con los transistores bipolares. Por lo tanto, los transistores bipolares son superiores en cuanto a que proporcionan una mayor amplificación.
También es importante decir que los transistores de efecto de campo se pueden encontrar en 2 tipos principales: transistores JFET y transistores MOSFET. Ambos tipos de transistores son muy similares, sin embargo, los transistores MOSFET tienen valores de impedancia de entrada más altos que los transistores JFET. Como resultado, hay menos carga en un circuito.
Video sobre el transistor:
Fuentes:
Explain That Stuff – Transistors
https://www.explainthatstuff.com/howtransistorswork.html
Real Pars – What is a Transistor? | Working Principles
https://realpars.com/transistor/
Electronic Notes – What is a Transistor: How Does it Work – NPN & PNP
Wikipedia – Transistor
