Transistores

 

Transistores Analistas e investigadores afirman que el transistor es la invención más importante del siglo XX. El primer transistor fue creado por tres físicos: William Shockley, John Bardeen, y William Brattain en los laboratorios Bell en Murray Hill, New Jersey Sin la invención del transistor no habría microprocesadores, los televisores serían de tubos, seguramente no existirían las empresas Microsoft o Google, entre otras. Hace 60 años, el 16 de diciembre de 1947, fue inventado el transistor en los laboratorios Bell, iniciándose una serie de cambios en nuestro modo de vivir: el modo de escuchar música, como realizar nuestro trabajo, pagar cuentas, llamar por teléfono, y un sin fin de actividades más, que por la costumbre, pasan desapercibidas. El último procesador de Intel contiene 820 millones de transistores y se espera que en 10 o 15 años, las compañías incluirán de 10 a 15 miles de millones de transistores en un chip.

El transistor bipolar El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio. Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor.

El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.

 

 

Los modos de funcionamiento del transistor son 2:  Zona activa: en ella se comporta como un amplificador de corriente, de tal forma que la intensidad de colector será múltiplo de la intensidad de base. La relación entre ambas se llama ganancia 

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de corriente (β).  I C

=  

 β    ∗ I  B  

Gracias a esta propiedad el transistor y debido a su reducido tamaño, fue posible fabricar amplificadores de señal pequeños, con lo cual aparecieron en el mercado dispositivos de radio de bolsillo, que comúnmente pero de forma errónea, llamamos transistores.  Conmutación: en esta forma de trabajo, el transistor trabaja entre C y

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E a modo de contacto, controlado por la corriente de base. Es parecido a un relé, pero puede trabajar a frecuencias de conmutación mucho mayores.

El transistor de efecto de campo Los transistores de efecto de campo más conocidos son los JFET (Junction Field Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET).

Tienen tres terminales denominadas puerta (Gate) a la equivalente a la base del BJT, y que regula el paso de corriente por las otras dos terminales, llamadas drenador (drain) y fuente (source).

 

Presentan diferencias de comportamiento respecto a los bipolares. Una diferencia significativa es que, en los MOSFET, la puerta no absorbe intensidad en absoluto, frente a los BJT, donde la intensidad que atraviesa la base es pequeña en comparación con la que circula por las otras terminales, pero no siempre puede ser despreciada. En conmutación son más rápidos que los bipolares.

Circuitos con transistores Funcionamiento en zona activa Debido a su potencial de amplificación de señal, el transistor en zona activa se utiliza para implementar circuitos amplificadores, ya sean discretos (con componentes independientes) o integrados. En fig. podemos ver el esquema de un etapa de potencia en un amplificador de audio, con dos transistores en zona activa (configuración push-pull).

Formando circuitos integrados, aparecieron en los años 70 los amplificadores operacionales. Se caracterizan por su pequeño tamaño y su elevada ganancia. En Fig podemos ver la estructura interna del AO LM741, base de muchos circuitos electrónicos analógicos como calculadoras, televisores, videos ,etc.

 

  Funcionamiento en conmutación Curiosamente dos de los campos más poderosos de la electrónica actual, se basan en transistores funcionando en conmutación (comportándose como interruptores a gran velocidad). Por una lado en la “Electrónica de potencia”, los transistores son la base de todos los dispositivos de control de potencia y de los inversores (convertidores DC/AC). Los convertidores de frecuencia que viste en la UD10, trabajan de esta forma.

Por otro lado, en los circuitos integrados digitales, desde una pequeña puerta lógica hasta un avanzado microprocesador, todas las operaciones binarias (bit 1 o bit 0) se realizan con transistores conmutados.